Hardware Total - Laércio Vasconcelos

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Sumário 1. NOÇÕES BÁSICAS SOBRE HARDWARE DE PCS............................................................................... 1 Primeiro contato com hardware de PCs....................................................................................................................................... 1 PC1 Processador............................................................................................................................................................................... 1 RAM.......................................................................................................................................................................................... 2 Disco rígido.............................................................................................................................................................................. 2 Placa mãe.................................................................................................................................................................................. 2 Placa de vídeo........................................................................................................................................................................... 3 Modem...................................................................................................................................................................................... 3 Drive de disquetes................................................................................................................................................................... 3 Drive de CD-ROM................................................................................................................................................................. 3 Placa de som............................................................................................................................................................................. 4 Placa de rede............................................................................................................................................................................. 4 Monitor..................................................................................................................................................................................... 4 Gabinete.................................................................................................................................................................................... 4 Teclado...................................................................................................................................................................................... 4 Mouse........................................................................................................................................................................................ 5 Processadores.................................................................................................................................................................................... 5 Os fabricantes de processadores............................................................................................................................................ 5 Velocidade do processador..................................................................................................................................................... 5 Caches L1 e L2......................................................................................................................................................................... 6 Clock externo........................................................................................................................................................................... 6 Memória............................................................................................................................................................................................ 6 Memória de vídeo.................................................................................................................................................................... 7 Disco rígido....................................................................................................................................................................................... 7 Taxa de transferência externa................................................................................................................................................. 7 Placas de CPU................................................................................................................................................................................... 7 Uma placa para cada processador.......................................................................................................................................... 7 Slots para expansão.................................................................................................................................................................. 9 Placas de CPU com ‘tudo onboard’...................................................................................................................................... 9 Padrões AT e ATX.................................................................................................................................................................. 9 Placas de vídeo e monitores.......................................................................................................................................................... 10 Aceleração gráfica.................................................................................................................................................................. 10 Memória de vídeo.................................................................................................................................................................. 10 Resolução e número de cores............................................................................................................................................... 10 Modos 2D e 3D..................................................................................................................................................................... 11 Placas de vídeo PCI e AGP.................................................................................................................................................. 11 Tamanho da tela do monitor................................................................................................................................................ 11 Dot Pitch................................................................................................................................................................................ 11 Padrões AT e ATX........................................................................................................................................................................ 12 Fonte de alimentação........................................................................................................................................................... 12 Teclado e mouse............................................................................................................................................................................. 12 Conectores DIN e PS/2 para teclados............................................................................................................................... 12 Conectores para mouse DB9 e PS/2.................................................................................................................................. 13 Conclusão........................................................................................................................................................................................ 13 2. INFORMÁTICA BÁSICA............................................................................................................. 15 Organização de computadores..................................................................................................................................................... Os primeiros computadores eletrônicos............................................................................................................................. Computadores transistorizados........................................................................................................................................... Circuitos integrados............................................................................................................................................................... Os primeiros microprocessadores....................................................................................................................................... Os microcomputadores modernos...................................................................................................................................... 15 15 17 18 19 22 CPU, entrada e saída............................................................................................................................................................. Bits e Bytes............................................................................................................................................................................. Memória principal.................................................................................................................................................................. Memória secundária.............................................................................................................................................................. Dispositivos de entrada e saída............................................................................................................................................ Arquivos.................................................................................................................................................................................. Programas............................................................................................................................................................................... Sistema operacional............................................................................................................................................................... Conversões de bases de numeração............................................................................................................................................. Conversão de uma base qualquer para a base decimal...................................................................................................... Conversão da base decimal para uma base qualquer......................................................................................................... Conversão entre duas bases quaisquer................................................................................................................................ Conversões simplificadas entre binário, octal e hexadecimal........................................................................................... 3. ELETRÔNICA BÁSICA.............................................................................................................. 45 Noções sobre soldagem................................................................................................................................................................. Soldagem................................................................................................................................................................................. Dessoldagem.......................................................................................................................................................................... Usando um multímetro digital...................................................................................................................................................... Alguns componentes eletrônicos................................................................................................................................................. Bateria e fonte de alimentação............................................................................................................................................. Resistor.................................................................................................................................................................................... Capacitor................................................................................................................................................................................. Bobina..................................................................................................................................................................................... Transformador....................................................................................................................................................................... Diodo...................................................................................................................................................................................... LED......................................................................................................................................................................................... Display numérico................................................................................................................................................................... Transistor................................................................................................................................................................................ Regulador de voltagem......................................................................................................................................................... Soquetes.................................................................................................................................................................................. Slot........................................................................................................................................................................................... Conectores.............................................................................................................................................................................. Cabo flat.................................................................................................................................................................................. Jumpers e microchaves......................................................................................................................................................... Cristal...................................................................................................................................................................................... Gerador de clock................................................................................................................................................................... Componentes SMD....................................................................................................................................................................... Voltagens e bits.............................................................................................................................................................................. Tristate ou alta impedância........................................................................................................................................................... Diagramas de tempo...................................................................................................................................................................... Microeletrônica............................................................................................................................................................................... CMOS..................................................................................................................................................................................... Circuitos lógicos............................................................................................................................................................................. Operadores lógicos................................................................................................................................................................ Circuitos lógicos complexos................................................................................................................................................. Como construir uma memória com portas lógicas........................................................................................................... Projetando chips.................................................................................................................................................................... Conversores D/A e A/D............................................................................................................................................................. Fonte de alimentação linear.......................................................................................................................................................... Fonte de alimentação chaveada.................................................................................................................................................... Fabricação de placas....................................................................................................................................................................... A fase de inserção manual de componentes...................................................................................................................... 4. 25 27 30 31 33 35 36 38 39 41 42 42 43 45 46 47 48 51 51 52 54 56 56 57 57 58 58 60 60 64 65 66 66 67 68 68 69 70 71 74 77 78 81 82 84 85 86 90 91 92 96 ARQUITETURA DE UM PC....................................................................................................... 99 O que é a arquitetura de PCs........................................................................................................................................................ 99 Processadores................................................................................................................................................................................. 99 INT........................................................................................................................................................................................ 101 NMI....................................................................................................................................................................................... 101 INTA..................................................................................................................................................................................... 101 VCC....................................................................................................................................................................................... 102 GND..................................................................................................................................................................................... 102 Reset...................................................................................................................................................................................... 102 Clock..................................................................................................................................................................................... 102 Algumas características dos processadores............................................................................................................................... Número de bits internos..................................................................................................................................................... Número de bits externos.................................................................................................................................................... Capacidade de endereçamento........................................................................................................................................... Memória cache..................................................................................................................................................................... Evolução da cache............................................................................................................................................................... Cache L2 integrada no núcleo............................................................................................................................................ Velocidades das caches....................................................................................................................................................... Cache L3............................................................................................................................................................................... Desempenho........................................................................................................................................................................ Unidade de ponto flutuante............................................................................................................................................... Mapas de memória e de E/S...................................................................................................................................................... Interrupções.................................................................................................................................................................................. O uso da IRQ9.................................................................................................................................................................... Uso das IRQs nos PCs atuais............................................................................................................................................ Compartilhamento de interrupções................................................................................................................................... Acesso direto à memória............................................................................................................................................................. Bus Mastering............................................................................................................................................................................... Circuitos de clock e reset............................................................................................................................................................ Como funciona um gerador de clock............................................................................................................................... Como funciona o Reset...................................................................................................................................................... 5. 104 104 105 105 106 108 110 111 112 113 116 117 121 126 127 128 129 133 133 133 135 ANATOMIA DE UM PC........................................................................................................... 137 Detalhando as peças de um PC.................................................................................................................................................. O que é um ‘PC’.................................................................................................................................................................. Processador.......................................................................................................................................................................... RAM...................................................................................................................................................................................... Disco rígido.......................................................................................................................................................................... Placa mãe.............................................................................................................................................................................. Placa de vídeo....................................................................................................................................................................... Modem.................................................................................................................................................................................. Drive de disquetes............................................................................................................................................................... Drive de CD-ROM............................................................................................................................................................. Placa de som......................................................................................................................................................................... Placa de rede......................................................................................................................................................................... Monitor................................................................................................................................................................................. Gabinete................................................................................................................................................................................ Teclado.................................................................................................................................................................................. Mouse.................................................................................................................................................................................... Impressora............................................................................................................................................................................ Scanner.................................................................................................................................................................................. Câmera digital....................................................................................................................................................................... Gravador de CDs................................................................................................................................................................ ZIP Drive............................................................................................................................................................................. Estabilizador de voltagem e no-break............................................................................................................................... Interfaces.............................................................................................................................................................................. Processadores............................................................................................................................................................................... Velocidade do processador................................................................................................................................................ Caches L1 e L2..................................................................................................................................................................... Unidade de ponto flutuante............................................................................................................................................... Clock externo....................................................................................................................................................................... Memória........................................................................................................................................................................................ Capacidade e expansão........................................................................................................................................................ Velocidades das memórias.................................................................................................................................................. Novos tipos de memória.................................................................................................................................................... Memória de vídeo................................................................................................................................................................ Outras memórias................................................................................................................................................................. Disco rígido.................................................................................................................................................................................. Capacidade de um disco rígido.......................................................................................................................................... Estrutura interna de um disco rígido................................................................................................................................ Velocidade de um disco rígido........................................................................................................................................... Interfaces para discos rígidos: IDE e SCSI...................................................................................................................... Backup dos dados importantes.......................................................................................................................................... Fabricantes de discos rígidos.............................................................................................................................................. 137 137 137 138 138 139 139 139 140 140 141 141 141 142 142 142 143 143 143 143 144 144 144 144 144 145 146 146 147 147 148 148 148 148 148 149 149 149 150 151 151 Placas de CPU.............................................................................................................................................................................. A placa de CPU ‘é’ o computador..................................................................................................................................... Influência da placa de CPU no desempenho do PC....................................................................................................... Cada processador exige um tipo de placa de CPU.......................................................................................................... Evolução dos soquetes e slots............................................................................................................................................ Slots para expansão............................................................................................................................................................. Interfaces da placa de CPU................................................................................................................................................ Novas interfaces onboard................................................................................................................................................... Padrões AT e ATX.............................................................................................................................................................. Fabricantes de placas de CPU............................................................................................................................................ Placas de vídeo............................................................................................................................................................................. Aceleração gráfica................................................................................................................................................................ Memória de vídeo................................................................................................................................................................ Resolução e número de cores............................................................................................................................................ Modos 2D e 3D................................................................................................................................................................... Placas PCI e AGP................................................................................................................................................................ Vídeo onboard..................................................................................................................................................................... Chips básicos e avançados.................................................................................................................................................. Monitores...................................................................................................................................................................................... Tamanho da tela.................................................................................................................................................................. Dot Pitch.............................................................................................................................................................................. Freqüências........................................................................................................................................................................... Radiação................................................................................................................................................................................ Gabinetes e fontes de alimentação............................................................................................................................................. Padrões AT e ATX.............................................................................................................................................................. Gabinetes compactos e espaçosos..................................................................................................................................... Fonte de alimentação.......................................................................................................................................................... Teclado e mouse........................................................................................................................................................................... Teclado padrão..................................................................................................................................................................... Teclados ergonômicos........................................................................................................................................................ Conectores DIN e PS/2..................................................................................................................................................... Mouse de 2 e 3 botões........................................................................................................................................................ Mouse com scroll................................................................................................................................................................. Conectores DB9 e PS/2..................................................................................................................................................... Interfaces....................................................................................................................................................................................... Interfaces seriais................................................................................................................................................................... Interface paralela.................................................................................................................................................................. Interface USB....................................................................................................................................................................... Interface IDE....................................................................................................................................................................... Interface para drives de disquetes..................................................................................................................................... Interface para teclado.......................................................................................................................................................... Interface para joystick......................................................................................................................................................... Interfaces onboard.............................................................................................................................................................. Alguns tópicos avançados........................................................................................................................................................... Chipsets................................................................................................................................................................................. BIOS..................................................................................................................................................................................... DSP e HSP........................................................................................................................................................................... Memória virtual.................................................................................................................................................................... Driver.................................................................................................................................................................................... VGA e Super VGA............................................................................................................................................................. Monitor não entrelaçado..................................................................................................................................................... Monitor digital..................................................................................................................................................................... Gerenciamento de energia.................................................................................................................................................. ISDN..................................................................................................................................................................................... Desfragmentação................................................................................................................................................................. FAT32................................................................................................................................................................................... Vírus de computador.......................................................................................................................................................... Formatação de discos.......................................................................................................................................................... Cache de disco..................................................................................................................................................................... Utilitários e aplicativos........................................................................................................................................................ DirectX................................................................................................................................................................................. Direct3D, Glide e OpenGL............................................................................................................................................... 151 151 152 152 154 154 156 157 158 159 159 159 159 160 161 161 162 162 163 163 163 164 164 164 166 167 167 168 168 168 169 169 169 170 171 171 172 172 173 174 174 175 175 176 176 176 177 177 178 178 178 179 179 179 180 180 180 181 181 181 181 182 6. PROCESSADORES DESCONTINUADOS........................................................................................ 183 Era pré-Pentium........................................................................................................................................................................... Processadores de 8 bits....................................................................................................................................................... 8086....................................................................................................................................................................................... 8088....................................................................................................................................................................................... NEC V-20 e V-30................................................................................................................................................................ 80286..................................................................................................................................................................................... 386DX................................................................................................................................................................................... 386SX.................................................................................................................................................................................... 486DX................................................................................................................................................................................... 486SX.................................................................................................................................................................................... 486DX2................................................................................................................................................................................ 486SX2.................................................................................................................................................................................. 486DX4................................................................................................................................................................................ AMD 5x86............................................................................................................................................................................ Cyrix 5x86............................................................................................................................................................................. 586 não é Pentium............................................................................................................................................................... 486SLC e 486DLC.............................................................................................................................................................. Overdrives e outros processadores para upgrades.......................................................................................................... Resumo................................................................................................................................................................................. Pentium e compatíveis................................................................................................................................................................. Pentium P54C...................................................................................................................................................................... Os bugs do Pentium........................................................................................................................................................... Overdrives baseados no Pentium...................................................................................................................................... Pentium MMX..................................................................................................................................................................... Pentium MMX para computadores portáteis.................................................................................................................. Overdrives baseados no Pentium MMX.......................................................................................................................... Processadores AMD........................................................................................................................................................... AMD K5............................................................................................................................................................................... AMD K6............................................................................................................................................................................... Problemas de aquecimento do AMD K6......................................................................................................................... Super 7 – O Socket 7 a 100 MHz...................................................................................................................................... AMD K6-2........................................................................................................................................................................... Problemas de aquecimento do AMD K6-2..................................................................................................................... O problema de saturação no desempenho do AMD K6-2............................................................................................ AMD K6-III........................................................................................................................................................................ Processadores Cyrix............................................................................................................................................................ Cyrix 6x86............................................................................................................................................................................. O baixo desempenho da FPU Cyrix................................................................................................................................. Cyrix 6x86MX...................................................................................................................................................................... Cyrix Media GX................................................................................................................................................................... Cyrix M II............................................................................................................................................................................. Outros chips compatíveis com o Pentium....................................................................................................................... Resumo................................................................................................................................................................................. Arquitetura P6.............................................................................................................................................................................. Pentium Pro......................................................................................................................................................................... Overdrives para Pentium Pro............................................................................................................................................ Pentium II............................................................................................................................................................................ O Pentium II e a arquitetura de memória DIB............................................................................................................... O Pentium II e o barramento de 100 MHz..................................................................................................................... Pentium II Xeon.................................................................................................................................................................. Celeron.................................................................................................................................................................................. Resumo................................................................................................................................................................................. Miniaturização e número de transistores.......................................................................................................................... 7. 183 183 186 187 188 188 190 191 191 192 192 193 194 194 195 195 196 196 198 198 199 202 203 204 207 207 208 208 210 212 213 213 215 217 219 220 221 223 223 224 224 226 228 229 229 231 231 234 235 235 236 239 240 PROCESSADORES MODERNOS................................................................................................. 241 Nomes confusos.................................................................................................................................................................. Pentium III................................................................................................................................................................................... O Pentium III Katmai........................................................................................................................................................ Avanços da miniaturização......................................................................................................................................................... Pentium III Coppermine............................................................................................................................................................ Pentium III Tualatin ................................................................................................................................................................... Pentium III Xeon......................................................................................................................................................................... 241 241 242 245 247 250 251 Pentium 4...................................................................................................................................................................................... Netburst x P6....................................................................................................................................................................... Tecnologia e clocks dos primeiros modelos do Pentium 4............................................................................................ Soquete de 423 pinos.......................................................................................................................................................... O novo encapsulamento do Pentium 4............................................................................................................................ Barramento de 400 MHz.................................................................................................................................................... Cálculos em 2x..................................................................................................................................................................... SSE2...................................................................................................................................................................................... Hyper Pipelined Technology.............................................................................................................................................. A nova cache L1.................................................................................................................................................................. Cache L2............................................................................................................................................................................... Execução especulativa 33% mais eficiente que do Pentium III.................................................................................... Sem número de série........................................................................................................................................................... Intel Xeon..................................................................................................................................................................................... AMD Athlon................................................................................................................................................................................ Barramento de 200 a 400 MHz.......................................................................................................................................... Cache L1 de 128 kB............................................................................................................................................................ Unidade de ponto flutuante............................................................................................................................................... Enhanced 3D Now e MMX ampliado............................................................................................................................. Clocks e consumo de energia............................................................................................................................................. Clock externo e acesso à memória.................................................................................................................................... Athlon T-Bird............................................................................................................................................................................... Clocks e potências do Athlon T-Bird............................................................................................................................... O Athlon XP (Palomino)................................................................................................................................................... Athlon Thoroughbred e Athlon Barton........................................................................................................................... Athlon Clawhammer........................................................................................................................................................... Athlon MP.................................................................................................................................................................................... Professional 3D Now.......................................................................................................................................................... Smart MP.............................................................................................................................................................................. Freqüências e dissipação de energia.................................................................................................................................. Athlon Thoroughbred MP e Barton MP.......................................................................................................................... Athlon ClawHammer e SledgeHammer........................................................................................................................... Athlon 4......................................................................................................................................................................................... AMD Duron................................................................................................................................................................................. Duron para portáteis e Duron Morgan............................................................................................................................ Duron Appaloosa................................................................................................................................................................ VIA Cyrix III................................................................................................................................................................................ VIA C3.......................................................................................................................................................................................... 8. 253 254 255 255 256 256 257 257 258 258 258 258 258 258 260 261 262 262 262 262 263 264 267 268 268 268 268 271 271 272 272 272 272 273 275 275 275 276 ARQUITETURA DE PROCESSADORES......................................................................................... 279 Registradores internos do processador..................................................................................................................................... Linguagem Assembly 8080......................................................................................................................................................... Instruções de movimentação de dados............................................................................................................................. Trecho de programa com movimentação de dados........................................................................................................ Instruções aritméticas.......................................................................................................................................................... Instruções lógicas................................................................................................................................................................. Instruções de desvio............................................................................................................................................................ Operações com a pilha, E/S e controle............................................................................................................................ Um pequeno programa para 8080..................................................................................................................................... Códigos das instruções do 8080........................................................................................................................................ Linguagem Assembly do 8086................................................................................................................................................... Novas instruções................................................................................................................................................................. Registradores BX, BP, SI e DI.......................................................................................................................................... Registradores de segmento................................................................................................................................................. Modos de endereçamento.................................................................................................................................................. Instruções de movimentação de dados............................................................................................................................. Instruções aritméticas.......................................................................................................................................................... Instruções lógicas................................................................................................................................................................. Shifts e Rotates.................................................................................................................................................................... Desvios.................................................................................................................................................................................. Rotinas e retornos................................................................................................................................................................ Manipulação da stack.......................................................................................................................................................... Interrupções e E/S.............................................................................................................................................................. Manipulação de strings........................................................................................................................................................ 279 281 282 284 285 287 290 292 293 294 295 296 296 296 298 299 299 301 302 303 304 305 305 305 Outras instruções................................................................................................................................................................. Arquitetura do 80286................................................................................................................................................................... Multitarefa............................................................................................................................................................................ Novas instruções do 80286................................................................................................................................................ Modo real.............................................................................................................................................................................. Modo protegido................................................................................................................................................................... O pouco uso do modo protegido do 286........................................................................................................................ Arquitetura do 80386................................................................................................................................................................... Registradores internos do 386............................................................................................................................................ Novas instruções do 80386................................................................................................................................................ Modo real.............................................................................................................................................................................. Modo protegido................................................................................................................................................................... Segmentação, paginação e memória virtual...................................................................................................................... Translation Lookaside Buffer (TLB)................................................................................................................................. Modo virtual 8086............................................................................................................................................................... Multitarefa............................................................................................................................................................................ Pipeline do 386.................................................................................................................................................................... Arquitetura do 80486................................................................................................................................................................... Arquitetura do Pentium.............................................................................................................................................................. Arquitetura superescalar..................................................................................................................................................... Previsão de desvio............................................................................................................................................................... Instrução CPUID................................................................................................................................................................ Microarquitetura P6..................................................................................................................................................................... CISC e RISC........................................................................................................................................................................ Execução dinâmica.............................................................................................................................................................. Execução especulativa......................................................................................................................................................... Micro-ops............................................................................................................................................................................. Diagrama interno do processador..................................................................................................................................... Adições na arquitetura P6................................................................................................................................................... Arquitetura do Pentium 4........................................................................................................................................................... De 32 para 64 bits........................................................................................................................................................................ Intel IA-64............................................................................................................................................................................ AMD x86-64........................................................................................................................................................................ 32 bits para vários anos....................................................................................................................................................... Processador Intel Itanium........................................................................................................................................................... Clock interno e externo...................................................................................................................................................... Voltagens e consumo elétrico............................................................................................................................................ Barramentos de dados e endereços................................................................................................................................... Futuros processadores Intel de 64 bits...................................................................................................................................... 9. REFRIGERAÇÃO DE PROCESSADORES........................................................................................ 329 Efeitos da temperatura sobre o processador............................................................................................................................ Melhorando a ventilação do gabinete........................................................................................................................................ Melhorando a eficiência do cooler............................................................................................................................................. Cálculo da temperatura do processador.................................................................................................................................... Influência da temperatura do ambiente............................................................................................................................ Como reduzir a temperatura do ambiente....................................................................................................................... Como reduzir o aquecimento do gabinete....................................................................................................................... Como reduzir a resistência térmica do cooler.................................................................................................................. Relação entre potência e clock................................................................................................................................................... Tecnologia para reduzir a potência............................................................................................................................................ Usando a pasta térmica................................................................................................................................................................ Aplicando a pasta térmica................................................................................................................................................... Medições reais de temperatura................................................................................................................................................... Fita térmica........................................................................................................................................................................... Temperatura do encapsulamento e da junção.......................................................................................................................... 10. 306 306 307 307 308 308 309 310 310 310 311 311 312 313 313 314 314 315 316 317 318 319 319 319 320 321 322 322 323 323 324 324 325 325 325 326 327 327 327 329 331 333 334 335 336 336 336 336 338 340 341 342 343 344 PLACAS DE CPU................................................................................................................. 347 Placas novas e antigas.................................................................................................................................................................. AT e a família ATX..................................................................................................................................................................... Compatibilidade entre placa e processador.............................................................................................................................. Medidas das placas....................................................................................................................................................................... Os componentes das placas de CPU......................................................................................................................................... Furos para fixação............................................................................................................................................................... 347 347 348 349 353 354 Conector do teclado............................................................................................................................................................ Conector da fonte de alimentação..................................................................................................................................... Conectores para o painel do gabinete............................................................................................................................... Soquete para o processador................................................................................................................................................ Soquetes para as memórias................................................................................................................................................. Memória cache secundária.................................................................................................................................................. Chipset.................................................................................................................................................................................. Chips LSI, MSI e SSI.......................................................................................................................................................... Super I/O............................................................................................................................................................................. Bateria................................................................................................................................................................................... CMOS................................................................................................................................................................................... BIOS..................................................................................................................................................................................... Slots ISA............................................................................................................................................................................... Slots PCI............................................................................................................................................................................... Slot AGP............................................................................................................................................................................... Slot AMR.............................................................................................................................................................................. Conectores das interfaces................................................................................................................................................... Jumpers................................................................................................................................................................................. Reguladores de voltagem.................................................................................................................................................... Módulo regulador de voltagem.......................................................................................................................................... Placas de CPU com ‘tudo onboard’........................................................................................................................................... Desempenho e qualidade.................................................................................................................................................... Interfaces onboard em placas de alto desempenho........................................................................................................ Acessórios que acompanham a placa de CPU.......................................................................................................................... Manual da placa de CPU.................................................................................................................................................... CD-ROM de configuração da placa de CPU................................................................................................................... Chapa traseira para os conectores..................................................................................................................................... Cabos flat.............................................................................................................................................................................. Mecanismo de fixação do processador de cartucho........................................................................................................ Mecanismo de fixação do Pentium 4 e Xeon.................................................................................................................. Placas de CPU antigas................................................................................................................................................................. Placas de CPU 486/586...................................................................................................................................................... Placas de CPU 386.............................................................................................................................................................. Placas de CPU 286.............................................................................................................................................................. Placa de CPU XT................................................................................................................................................................ Placas de CPU Pentium antigas......................................................................................................................................... Barramentos......................................................................................................................................................................... Formatos compactos LPX e NLX............................................................................................................................................. Placas LPX............................................................................................................................................................................ Placas NLX........................................................................................................................................................................... Gabinetes LPX e NLX....................................................................................................................................................... Placas de CPU para múltiplos processadores........................................................................................................................... Custo..................................................................................................................................................................................... Desempenho........................................................................................................................................................................ Overclock...................................................................................................................................................................................... Overclock interno................................................................................................................................................................ Overclock externo............................................................................................................................................................... Overclock interno e externo.............................................................................................................................................. Descobrindo a marca e o modelo da placa............................................................................................................................... Coolers........................................................................................................................................................................................... 11. 354 355 359 360 361 363 364 366 367 367 369 371 374 374 375 375 375 377 378 379 380 380 381 383 383 383 384 384 387 388 388 389 391 392 393 393 396 397 398 399 401 402 402 402 403 404 404 404 405 406 MEMÓRIAS.......................................................................................................................... 409 Leitura e escrita............................................................................................................................................................................. ROM..................................................................................................................................................................................... RAM...................................................................................................................................................................................... Encapsulamentos de ROMs....................................................................................................................................................... Encapsulamento das RAMs............................................................................................................................................... Encapsulamento de módulos de memória................................................................................................................................ RAM estática................................................................................................................................................................................. RAMs estáticas e dinâmicas................................................................................................................................................ Funcionamento da SRAM.................................................................................................................................................. Células de memória estática............................................................................................................................................... SRAM assíncrona x SRAM síncrona................................................................................................................................. Modo Pipelined.................................................................................................................................................................... 409 409 409 410 410 411 414 414 415 417 418 420 DDR e QDR........................................................................................................................................................................ ZBT ou NoBL SRAM........................................................................................................................................................ Dual Port SRAM................................................................................................................................................................. 1T-SRAM............................................................................................................................................................................. Tempo de acesso................................................................................................................................................................. Wait states............................................................................................................................................................................. RAM dinâmica, modos FPM e EDO........................................................................................................................................ As células de DRAM........................................................................................................................................................... Estrutura interna de uma DRAM...................................................................................................................................... Acessando uma DRAM...................................................................................................................................................... FPM DRAM........................................................................................................................................................................ EDO DRAM....................................................................................................................................................................... Refresh.................................................................................................................................................................................. Por que a DRAM é mais lenta que a SRAM.................................................................................................................... Comparando SRAM e DRAM.......................................................................................................................................... Reconhecendo a diferença entre FPM DRAM e EDO DRAM................................................................................... Velocidade de memórias FPM e EDO............................................................................................................................. EDO com encapsulamento DIMM/168......................................................................................................................... DRAMs síncronas........................................................................................................................................................................ SDRAM................................................................................................................................................................................ Como a SDRAM é tão rápida?.......................................................................................................................................... PC66, PC100, PC133.......................................................................................................................................................... O clock da SDRAM e a latência do CAS......................................................................................................................... DDR SDRAM..................................................................................................................................................................... RDRAM................................................................................................................................................................................ SPD – Serial Presence Detect..................................................................................................................................................... Escolhendo a DDR SDRAM correta........................................................................................................................................ Módulos DDR Registered e Unbuffered......................................................................................................................... Voltagem da DDR SDRAM.............................................................................................................................................. Velocidade da DDR SDRAM............................................................................................................................................ Escolhendo a RDRAM correta.................................................................................................................................................. Módulo RIMM de continuidade........................................................................................................................................ Detecção e correção de erros na memória................................................................................................................................ Paridade................................................................................................................................................................................ ECC....................................................................................................................................................................................... Como corrigir um erro na memória.................................................................................................................................. Memórias ROM........................................................................................................................................................................... ROM, PROM, EPROM..................................................................................................................................................... Flash ROM........................................................................................................................................................................... Shadow RAM....................................................................................................................................................................... 12. 421 422 423 423 424 425 426 426 427 428 430 433 435 436 437 438 439 440 440 440 444 445 445 447 450 453 454 454 455 455 456 457 458 458 460 461 463 464 465 466 BARRAMENTOS DA PLACA DE CPU......................................................................................... 467 Barramentos internos e externos................................................................................................................................................ O barramento do processador................................................................................................................................................... Velocidade do barramento do processador...................................................................................................................... Exemplo de barramento: Pentium MMX e Socket 7..................................................................................................... O barramento das memórias...................................................................................................................................................... Velocidade do barramento das memórias........................................................................................................................ Os sinais de um barramento de memória......................................................................................................................... Barramento AGP......................................................................................................................................................................... AGP e vídeo onboard......................................................................................................................................................... As várias voltagens do AGP.............................................................................................................................................. Versões do AGP.................................................................................................................................................................. AGP 1x, 2x e 4x................................................................................................................................................................... AGP 8x................................................................................................................................................................................. Tabela de compatibilidade.................................................................................................................................................. AGP Pro............................................................................................................................................................................... Módulo de memória AGP.................................................................................................................................................. Mecanismo de retenção AGP............................................................................................................................................ Sinais do barramento AGP................................................................................................................................................ Modos DMA e Execute...................................................................................................................................................... Barramento PCI........................................................................................................................................................................... Tipos de PCI........................................................................................................................................................................ Voltagens do PCI................................................................................................................................................................ 467 468 469 469 472 472 473 477 478 478 480 480 481 481 482 483 483 484 486 487 488 489 Master e Target.................................................................................................................................................................... Sinais do barramento PCI.................................................................................................................................................. Transferências ..................................................................................................................................................................... Dispositivos de alta velocidade.......................................................................................................................................... Bus Mastering....................................................................................................................................................................... Plug and Play nos barramentos PCI e ISA....................................................................................................................... Conexões com outros barramentos.................................................................................................................................. Uso de interrupções no barramento PCI......................................................................................................................... Barramento VLB.......................................................................................................................................................................... Barramento ISA........................................................................................................................................................................... Sinais do barramento ISA................................................................................................................................................... LPC – substituto do ISA em placas modernas................................................................................................................ Barramentos AMR, CNR e ACR............................................................................................................................................... Velocidades dos principais barramentos................................................................................................................................... 13. BARRAMENTOS DE E/S E INTERFACES.................................................................................... 511 Barramento USB.......................................................................................................................................................................... Dispositivos USB................................................................................................................................................................. Características do USB........................................................................................................................................................ USB 1.1 e USB 2.0............................................................................................................................................................... Cabos e conectores USB..................................................................................................................................................... Sinais do barramento........................................................................................................................................................... Conexões entre o PC e dispositivos USB......................................................................................................................... Processo de enumeração ................................................................................................................................................... Dispositivos especiais ......................................................................................................................................................... Barramento Firewire.................................................................................................................................................................... Como surgiu o Firewire, padronização, nomenclatura................................................................................................... Principais características do Firewire................................................................................................................................. Transmissão serial................................................................................................................................................................ Taxas de transmissão........................................................................................................................................................... Suporte no Windows........................................................................................................................................................... Dispositivos de alta velocidade.......................................................................................................................................... Cabos e conectores.............................................................................................................................................................. Interface Firewire................................................................................................................................................................. Conexão de dispositivos..................................................................................................................................................... Hot Swapping...................................................................................................................................................................... Comparação entre Firewire e USB.................................................................................................................................... Barramento ATA......................................................................................................................................................................... Transferências em modo PIO............................................................................................................................................ Transferências em modo Multiword DMA..................................................................................................................... Transferências em modo Ultra DMA............................................................................................................................... As versões do padrão ATAPI e os modos suportados.................................................................................................. Master e Slave....................................................................................................................................................................... O cabo de 80 vias................................................................................................................................................................ Detecção do tipo de cabo................................................................................................................................................... Interface para drive de disquetes................................................................................................................................................ Layout das trilhas do disquete............................................................................................................................................ Movimentação das cabeças................................................................................................................................................. Sensores do drive................................................................................................................................................................. Funcionamento do cabo trançado..................................................................................................................................... 14. 490 490 491 492 496 497 499 499 501 503 504 505 507 509 511 513 514 514 515 517 518 519 520 521 521 521 522 522 523 524 525 526 526 527 527 527 530 531 532 533 534 535 535 536 538 539 539 540 INTERFACES........................................................................................................................ 543 Porta paralela................................................................................................................................................................................ Circuito de uma porta paralela........................................................................................................................................... Modo SPP............................................................................................................................................................................. Modo Nibble........................................................................................................................................................................ Modo bidirecional................................................................................................................................................................ Modo EPP............................................................................................................................................................................ Modo ECP........................................................................................................................................................................... O padrão IEEE-1284.......................................................................................................................................................... Ligação em daisy chain........................................................................................................................................................ Cabos IEEE-1284 e conectores........................................................................................................................................ Configurando a porta paralela............................................................................................................................................ Instalando uma segunda porta paralela............................................................................................................................. 543 543 544 546 547 548 550 552 552 554 556 557 Porta serial..................................................................................................................................................................................... Os vários padrões seriais..................................................................................................................................................... Formato dos dados transmitidos....................................................................................................................................... Os chips 1488 e 1489.......................................................................................................................................................... As UARTs 8250, 16450 e 16550....................................................................................................................................... Baud Rate............................................................................................................................................................................. Cabos e conectores.............................................................................................................................................................. Endereços e IRQs............................................................................................................................................................... Placas multiseriais................................................................................................................................................................ Comunicação por luz infravermelha.......................................................................................................................................... IRDA Data........................................................................................................................................................................... IRDA Control...................................................................................................................................................................... Porta serial COM2 e IRDA................................................................................................................................................ Interface de teclado e mouse...................................................................................................................................................... O chip 8042.......................................................................................................................................................................... Formato da transmissão de dados..................................................................................................................................... Os sinais das interfaces....................................................................................................................................................... Circuito interno de um teclado.......................................................................................................................................... Circuito interno de um mouse........................................................................................................................................... Dados do teclado................................................................................................................................................................. Dados do mouse.................................................................................................................................................................. O sinal A20........................................................................................................................................................................... 15. REDE ELÉTRICA.................................................................................................................. 577 Tomada para o computador....................................................................................................................................................... Aterramento.................................................................................................................................................................................. Análise do aterramento............................................................................................................................................................... Medindo a tensão do neutro.............................................................................................................................................. O uso do neutro como terra.............................................................................................................................................. Filtros de linha.............................................................................................................................................................................. Estabilizador de voltagem........................................................................................................................................................... Cálculo da potência do estabilizador................................................................................................................................. Funcionamento de um estabilizador................................................................................................................................. No-break....................................................................................................................................................................................... No-break standby................................................................................................................................................................ No-break Line Interactive.................................................................................................................................................. No-break Standby On-line híbrido................................................................................................................................... No-break on-line de dupla conversão............................................................................................................................... Problemas na rede elétrica.......................................................................................................................................................... Outros cuidados........................................................................................................................................................................... 16. 560 560 561 562 563 564 565 567 568 569 569 570 570 570 570 571 571 573 573 574 575 576 577 578 582 583 584 584 585 586 587 588 588 589 590 590 590 592 EXPANSÕES DE HARDWARE................................................................................................... 595 As expansões mais comuns......................................................................................................................................................... Modems......................................................................................................................................................................................... Sinais analógicos e digitais.................................................................................................................................................. Modems internos e externos.............................................................................................................................................. Data, Fax e Voice Modems................................................................................................................................................ Taxas de transmissão........................................................................................................................................................... Modems antigos................................................................................................................................................................... Modems de 14.400 bps....................................................................................................................................................... Modems de 28.800 bps....................................................................................................................................................... Modems de 33.600 bps....................................................................................................................................................... Modems de 56k bps............................................................................................................................................................ Modems ISDN.................................................................................................................................................................... Voice modem....................................................................................................................................................................... Modems ISA e PCI............................................................................................................................................................. Dispositivos de multimídia......................................................................................................................................................... CDs e seus drives......................................................................................................................................................................... Velocidades........................................................................................................................................................................... Drives de CD-ROM............................................................................................................................................................ CAV e CLV.......................................................................................................................................................................... Interfaces para drive de CD-ROM.................................................................................................................................... Placas de som................................................................................................................................................................................ Conexões sonoras................................................................................................................................................................ 595 595 597 599 599 599 600 600 601 601 602 602 602 603 604 605 606 606 608 608 610 611 Características sonoras........................................................................................................................................................ Som onboard........................................................................................................................................................................ Digitalização de sons........................................................................................................................................................... A taxa de amostragem e a qualidade do sinal sonoro..................................................................................................... O número de bits e a qualidade do sinal sonoro............................................................................................................. Estereofonia......................................................................................................................................................................... MIDI..................................................................................................................................................................................... Mixer..................................................................................................................................................................................... Placa Sound Blaster............................................................................................................................................................. Sound Blaster Pro................................................................................................................................................................ Sound Blaster 16.................................................................................................................................................................. Sound Blaster AWE32........................................................................................................................................................ Sound Blaster 32.................................................................................................................................................................. Sound Blaster AWE64........................................................................................................................................................ Placas de som PCI............................................................................................................................................................... Interfaces de rede......................................................................................................................................................................... Aplicações de uma rede...................................................................................................................................................... Placas Etherent.................................................................................................................................................................... Cabos e Hubs....................................................................................................................................................................... Compartilhamento de conexão com a Internet............................................................................................................... Scanners......................................................................................................................................................................................... Digitalização de imagens..................................................................................................................................................... Reconhecimento de textos................................................................................................................................................. Resolução e número de bits............................................................................................................................................... Scanners pessoais e profissionais....................................................................................................................................... Interfaces para scanner....................................................................................................................................................... Câmeras digitais............................................................................................................................................................................ Sensor de imagem................................................................................................................................................................ Armazenamento de imagens.............................................................................................................................................. Transferindo as fotos para o computador........................................................................................................................ ZIP Drive...................................................................................................................................................................................... Gravadores de CDs..................................................................................................................................................................... CD-R..................................................................................................................................................................................... CD-RW................................................................................................................................................................................. DVD.............................................................................................................................................................................................. Velocidades dos drives de DVD....................................................................................................................................... Armazenamento de filmes.................................................................................................................................................. A mídia do DVD................................................................................................................................................................. 17. 612 614 615 616 618 620 620 621 621 622 622 623 623 624 624 624 625 626 626 627 627 628 629 630 631 631 632 632 633 633 634 635 635 636 636 637 638 638 CONEXÕES ELÉTRICAS.......................................................................................................... 639 Conexões da fonte de alimentação............................................................................................................................................ Power Switch ATX............................................................................................................................................................. Ligação da fonte na placa de CPU ATX.......................................................................................................................... Power Switch em fontes AT.............................................................................................................................................. Ligação da fonte na placa de CPU AT............................................................................................................................. Ligação da fonte nos drives e disco rígido....................................................................................................................... Display digital............................................................................................................................................................................... A despadronização dos displays digitais........................................................................................................................... Exemplo de display de dois dígitos................................................................................................................................... Exemplo de display de dois dígitos e meio...................................................................................................................... Exemplo de um display de 3 dígitos................................................................................................................................. Turbo Low e Turbo High.................................................................................................................................................. Cabos flat...................................................................................................................................................................................... Coolers........................................................................................................................................................................................... Módulos de memória................................................................................................................................................................... Instalando e removendo módulos DIMM....................................................................................................................... Instalando e removendo módulos RIMM........................................................................................................................ Instalando e removendo módulos SIMM........................................................................................................................ Instalando e removendo módulos COAST..................................................................................................................... Painel frontal do gabinete........................................................................................................................................................... Conexão do alto-falante...................................................................................................................................................... Conexão do RESET............................................................................................................................................................ Conexão do Hard Disk LED............................................................................................................................................. Conexão do Power LED e Keylock.................................................................................................................................. 639 639 640 640 644 644 646 648 648 651 652 654 655 659 660 660 661 662 663 663 664 665 665 666 Conexões externas....................................................................................................................................................................... Conexão do monitor........................................................................................................................................................... Conexão do mouse e do teclado........................................................................................................................................ Cores padrão PC99.............................................................................................................................................................. Placas de expansão....................................................................................................................................................................... Processadores............................................................................................................................................................................... Encaixando o processador no soquete ZIF..................................................................................................................... Encaixando processadores de cartucho............................................................................................................................ Sustentação dos processadores de cartucho..................................................................................................................... Coolers x soquetes............................................................................................................................................................... Conexões Turbo em placas antigas............................................................................................................................................ Interfaces seriais e paralelas em placas AT............................................................................................................................... 18. CONEXÕES MECÂNICAS......................................................................................................... 681 Acessórios do gabinete................................................................................................................................................................ Parafusos............................................................................................................................................................................... Tampa plástica frontal......................................................................................................................................................... Tampas traseiras................................................................................................................................................................... Chaves para trancar o teclado............................................................................................................................................ Espaçadores plásticos.......................................................................................................................................................... Furos de fixação da placa de CPU..................................................................................................................................... Painel traseiro do gabinete ATX........................................................................................................................................ Fixação do Pentium 4.................................................................................................................................................................. Interfaces seriais e paralelas........................................................................................................................................................ 19. 666 667 667 669 670 671 671 672 674 676 678 679 681 682 684 685 685 685 686 686 687 689 CONFIGURAÇÕES E JUMPERS.................................................................................................. 691 Formas de configurar um jumper.............................................................................................................................................. Configurando a voltagem do processador................................................................................................................................ Configurando o clock externo do processador........................................................................................................................ Configurando o clock interno do processador......................................................................................................................... Outros jumpers de placas de CPU............................................................................................................................................. Jumper para descarga do CMOS....................................................................................................................................... Flash BIOS........................................................................................................................................................................... Voltagem da SDRAM......................................................................................................................................................... Tipo e voltagem da DDR SDRAM................................................................................................................................... Jumpers de dispositivos IDE..................................................................................................................................................... Exemplo 1............................................................................................................................................................................ Exemplo 2............................................................................................................................................................................ Exemplo 3............................................................................................................................................................................ Jumpers em drives de CD-ROM....................................................................................................................................... Outros jumpers de placas de CPU............................................................................................................................................. Keyboard power on............................................................................................................................................................. BIOS write protect.............................................................................................................................................................. Internal buzzer..................................................................................................................................................................... AC ’97 Enable/Disable....................................................................................................................................................... CPU Voltage Setting........................................................................................................................................................... Vídeo onboard..................................................................................................................................................................... VGA frame buffer............................................................................................................................................................... Freqüência do barramento AGP....................................................................................................................................... Modo de segurança............................................................................................................................................................. Não esqueça do CMOS Setup.................................................................................................................................................... Jumpers para técnicos de manutenção...................................................................................................................................... Configurações do Pentium II..................................................................................................................................................... Clocks do Pentium II.......................................................................................................................................................... Voltagens do Pentium II.................................................................................................................................................... Configurações para o Socket 7................................................................................................................................................... Clocks e voltagens do Pentium (P54C)............................................................................................................................ Clocks e voltagens do Pentium MMX (P55C)................................................................................................................. Clocks e voltagens dos processadores Cyrix.................................................................................................................... Configurações dos processadroes AMD K6, K6-2 e K6-III......................................................................................... Configuração genérica de voltagem.................................................................................................................................. Voltagens e clocks para o IDT C6.................................................................................................................................... Configuração de BF0, BF1 e BF2.............................................................................................................................................. Configuração de BF0-BF3.......................................................................................................................................................... 691 692 695 698 699 700 700 700 701 702 703 703 703 706 707 708 708 709 709 709 710 710 710 711 711 711 712 712 713 713 713 714 715 718 719 721 721 722 Configurações para 486 e 586..................................................................................................................................................... Placa de CPU 486/586 VIP............................................................................................................................................... Placa de CPU 486/586 ISA-PCI....................................................................................................................................... Placa de CPU 486 ISA/VLB............................................................................................................................................. Placas SVGA................................................................................................................................................................................ Placa SVGA VLB................................................................................................................................................................ Placa SVGA ISA.................................................................................................................................................................. Placas IDEPLUS.......................................................................................................................................................................... Placa IDEPLUS VLB......................................................................................................................................................... Placa IDEPLUS ISA........................................................................................................................................................... Modems, placas de som e placas de rede.................................................................................................................................. 20. TABELAS E DIAGRAMAS......................................................................................................... 741 Cabo paralelo, conector A.................................................................................................................................................. Cabo paralelo, conector B.................................................................................................................................................. Cabo paralelo, conector C.................................................................................................................................................. Fonte de alimentação ATX................................................................................................................................................ Fonte de alimentação AT................................................................................................................................................... Pinagem do cabo IDE........................................................................................................................................................ Conector PCI....................................................................................................................................................................... Conectores ISA.................................................................................................................................................................... Modos VESA....................................................................................................................................................................... Cabos seriais e paralelos para conexão entre dois PCs................................................................................................... Cabo para conexão de 2 joysticks...................................................................................................................................... Cabo de impressora DB25/CEN36.................................................................................................................................. Loopbacks............................................................................................................................................................................ PC-Check.............................................................................................................................................................................. Equivalência de loopbacks................................................................................................................................................. 21. 723 723 728 731 732 733 734 735 735 737 739 741 741 742 743 743 743 744 746 747 747 748 749 749 750 751 SISTEMAS OPERACIONAIS....................................................................................................... 753 Sistemas operacionais.................................................................................................................................................................. Instalação do Windows ME....................................................................................................................................................... O Windows ME e seus antecessores................................................................................................................................ Disco de inicialização.......................................................................................................................................................... Cópia do CD-ROM para o disco rígido........................................................................................................................... Etapa inicial da instalação................................................................................................................................................... É preciso instalar os drivers............................................................................................................................................... Instalação dos drivers da placa de CPU............................................................................................................................ Instalação dos drivers das placas de expansão................................................................................................................. Ajustando o monitor........................................................................................................................................................... Instalando os drivers da placa de vídeo............................................................................................................................ DirectX................................................................................................................................................................................. Drivers da placa de som..................................................................................................................................................... Configurando o modem e a placa de rede....................................................................................................................... Drivers WDM............................................................................................................................................................................... Ajustes de desempenho............................................................................................................................................................... Gerenciamento de energia.......................................................................................................................................................... Modo de hibernação........................................................................................................................................................... Modo de espera.................................................................................................................................................................... Configurado o gerenciamento de energia......................................................................................................................... Acentuação.................................................................................................................................................................................... Acentuação no Windows.................................................................................................................................................... Acentuação no MS-DOS do Windows 9x....................................................................................................................... Acentuação no MS-DOS do Windows ME..................................................................................................................... Instalação do Windows 2000...................................................................................................................................................... Preparação do disco rígido................................................................................................................................................. O processo de instalação.................................................................................................................................................... Drivers a serem instalados.................................................................................................................................................. Instalação do Linux...................................................................................................................................................................... Preparação de modems....................................................................................................................................................... O processo de instalação.................................................................................................................................................... O ambiente KDE................................................................................................................................................................ Configurando o monitor.................................................................................................................................................... Configurando o modem no Linux.................................................................................................................................... 753 753 754 755 755 756 758 758 760 760 761 762 763 765 765 765 767 767 768 768 771 771 772 773 774 774 776 778 779 779 779 782 783 785 Uso da memória no MS-DOS.................................................................................................................................................... Mapa de memória................................................................................................................................................................ Memória XMS...................................................................................................................................................................... HMA..................................................................................................................................................................................... Memória EMS e UMB........................................................................................................................................................ Carregando programas na memória superior................................................................................................................... Aumentando a memória UMB.......................................................................................................................................... Bug no IO.SYS do Windows 95OSR2 e Windows 98................................................................................................... Acesso ao mouse em modo MS-DOS.............................................................................................................................. Cache de disco para MS-DOS........................................................................................................................................... Windows XP................................................................................................................................................................................. O fim do Windows 9x........................................................................................................................................................ Diferenças entre as versões Home e Professional........................................................................................................... Proteção de dados............................................................................................................................................................... Maior confiabilidade............................................................................................................................................................ Boot mais rápido................................................................................................................................................................. Requisitos de hardware....................................................................................................................................................... Compatibilidade de software.............................................................................................................................................. A polêmica ativação............................................................................................................................................................. Nova interface gráfica......................................................................................................................................................... Utilitários do Windows ME foram melhorados.............................................................................................................. Porque usar o novo sistema?.............................................................................................................................................. Conectividade....................................................................................................................................................................... Desktop remoto................................................................................................................................................................... Windows Messenger........................................................................................................................................................... O Painel de controle do Windows XP............................................................................................................................. O Gerenciador de dispostivos do Windows XP............................................................................................................. 22. 787 788 789 791 791 795 796 797 798 798 799 799 800 800 800 800 801 801 801 801 802 802 802 803 804 805 806 MONTAGEM DE PCS............................................................................................................. 811 Montando PCs novos e antigos................................................................................................................................................. A configuração de um PC novo........................................................................................................................................ Qualidade dos componentes de um PC novo................................................................................................................. Cuidado com a eletricidade estática.................................................................................................................................. Dificuldades mecânicas....................................................................................................................................................... As etapas da montagem...................................................................................................................................................... Cuidado com a eletricidade estática........................................................................................................................................... Como ocorrem as descargas eletrostáticas....................................................................................................................... O que são as descargas eletrostáticas................................................................................................................................ Os estragos causados pelas descargas eletrostáticas........................................................................................................ Os fabricantes avisam......................................................................................................................................................... Influência da umidade relativa do ar................................................................................................................................. Por que não sentimos choque............................................................................................................................................ Como proteger os circuitos................................................................................................................................................ O que acompanha cada peça...................................................................................................................................................... Placa de CPU....................................................................................................................................................................... Placa de vídeo....................................................................................................................................................................... Disco rígido.......................................................................................................................................................................... Drive de CD-ROM............................................................................................................................................................. Monitor................................................................................................................................................................................. Mouse.................................................................................................................................................................................... Gabinete................................................................................................................................................................................ Drive de disquete................................................................................................................................................................. Teclado.................................................................................................................................................................................. Modem, placa de rede, placa de som................................................................................................................................ Conexão das partes...................................................................................................................................................................... Conexão das partes em um sistema padrão AT.............................................................................................................. Conexão das partes em um sistema padrão ATX........................................................................................................... Etapa 1: Preparativos................................................................................................................................................................... Interior dos gabinetes.......................................................................................................................................................... Etapa 2: Montagem da placa de CPU........................................................................................................................................ Preparação prévia do gabinete........................................................................................................................................... Fixação da placa de CPU.................................................................................................................................................... Colocação do painel dos conectores ATX....................................................................................................................... Caminho para fixar os drives............................................................................................................................................. 811 811 811 811 811 812 812 812 813 813 813 813 814 814 815 815 817 817 818 818 818 818 818 818 819 819 819 820 821 829 832 832 833 833 834 Fixação do Pentium 4......................................................................................................................................................... Conexões na placa de CPU................................................................................................................................................ Rápida checagem e ligação do computador..................................................................................................................... Etapa 3: Montagem dos drives................................................................................................................................................... Etapa 4: Montagem das placas de expansão............................................................................................................................. Distribuição das placas pelos slots..................................................................................................................................... Feche as fendas sem uso..................................................................................................................................................... Mais um teste rápido........................................................................................................................................................... Etapa 5: Conexão dos cabos....................................................................................................................................................... Ligações do painel do gabinete.......................................................................................................................................... Ligações na fonte de alimentação...................................................................................................................................... Cabo de áudio do drive de CD-ROM.............................................................................................................................. Cabos flat.............................................................................................................................................................................. Teclado, mouse e monitor.................................................................................................................................................. Ligar para testar................................................................................................................................................................... Analisando a configuração de hardware........................................................................................................................... Etapa 6: CMOS Setup básico..................................................................................................................................................... BIOS, CMOS e CMOS Setup........................................................................................................................................... Como executar o CMOS Setup......................................................................................................................................... Fazendo o Setup.................................................................................................................................................................. Etapa 7: Formatação do disco rígido......................................................................................................................................... Formatando o disco rígido com partição única............................................................................................................... Formatando o disco rígido com partições múltiplas....................................................................................................... Etapa 8: Ajustes finais................................................................................................................................................................. Erros na montagem............................................................................................................................................................. Tabelas de códigos de erros............................................................................................................................................... Placa de diagnóstico............................................................................................................................................................ Configurando o display digital do gabinete...................................................................................................................... Check-up de hardware........................................................................................................................................................ 23. 834 835 836 837 840 841 841 841 842 842 842 843 844 845 845 846 848 848 849 849 853 854 857 858 858 860 862 862 862 DISCOS............................................................................................................................... 865 Armazenamento de dados.......................................................................................................................................................... Disco rígido.................................................................................................................................................................................. IDE x SCSI.......................................................................................................................................................................... Disco rígido IDE e seus acessórios................................................................................................................................... Conectores de um disco IDE............................................................................................................................................ Interfaces IDE..................................................................................................................................................................... O interior de um disco rígido............................................................................................................................................ Discos.................................................................................................................................................................................... Braço..................................................................................................................................................................................... Cabeças................................................................................................................................................................................. Superfície.............................................................................................................................................................................. Trilhas................................................................................................................................................................................... Setores................................................................................................................................................................................... Cilindros................................................................................................................................................................................ Geometria lógica e física..................................................................................................................................................... Cálculo da capacidade......................................................................................................................................................... ATA-33, ATA-66 e ATA-100............................................................................................................................................ Tempo de acesso................................................................................................................................................................. Taxa de transferência interna............................................................................................................................................. Calculando a taxa de transferência efetiva........................................................................................................................ Calculando a taxa de transferência interna....................................................................................................................... Estacionamento das cabeças.............................................................................................................................................. Pré-compensação de gravação........................................................................................................................................... Logical Block Addressing................................................................................................................................................... IDE Block Mode................................................................................................................................................................. Declarando o disco rígido IDE no CMOS Setup........................................................................................................... Partição e formatação lógica............................................................................................................................................... Vários drives lógicos.................................................................................................................................................................... Drives de disquete........................................................................................................................................................................ Drives de CD-ROM.................................................................................................................................................................... Conectores............................................................................................................................................................................ Velocidade............................................................................................................................................................................ CLV e CAV.......................................................................................................................................................................... 865 865 865 866 866 867 867 867 868 868 868 868 868 869 869 870 870 872 873 874 875 877 877 877 877 877 879 879 885 887 888 889 889 CD-ROM em Ultra DMA.................................................................................................................................................. Gravadores e DVDs........................................................................................................................................................... Superdisquetes.............................................................................................................................................................................. Discos rígidos SCSI..................................................................................................................................................................... Conectores de um disco SCSI........................................................................................................................................... Interfaces SCSI.................................................................................................................................................................... BIOS SCSI........................................................................................................................................................................... Detalhes sobre LBA..................................................................................................................................................................... Trocando os números......................................................................................................................................................... LBA de 28 bits e de 48 bits................................................................................................................................................ Usando o Disk Manager.............................................................................................................................................................. 24. 890 890 891 893 893 894 895 895 896 896 896 EXPANSÃO DO DISCO RÍGIDO, MEMÓRIA, CPU E VÍDEO.......................................................... 901 Expansão do disco rígido............................................................................................................................................................ Etapa 1: Retirando o HD antigo........................................................................................................................................ Etapa 2: Instalando o novo HD como DISCO 1........................................................................................................... Etapa 3: Usando os programas FDISK e FORMAT no HD novo............................................................................. Etapa 4: Fazer NOVO=2 e ANTIGO=1....................................................................................................................... Etapa 5: Cópia do HD antigo para o novo...................................................................................................................... Etapa 6: Fazer NOVO=1 e ANTIGO=2....................................................................................................................... Etapa 7: Tornando o disco novo inicializável.................................................................................................................. Etapa 8: Retirando o disco antigo..................................................................................................................................... Cuidado com a troca de letras............................................................................................................................................ Expansão da memória................................................................................................................................................................. Placas com soquetes SIMM/72 e DIMM/168................................................................................................................ Expansão da memória em PCs antigos..................................................................................................................................... Preenchimento de bancos de memória............................................................................................................................. Exemplo: Placa de Pentium II com soquetes DIMM/168............................................................................................ Placas com soquetes SIMM/72 FPM e EDO................................................................................................................. Expansão com módulos de 30 vias................................................................................................................................... Exemplo: 386 com oito soquetes SIMM/30................................................................................................................... Placas de 486/586 com módulos SIMM/72.................................................................................................................... Expansão mista com SIMM/30 e SIMM/72.................................................................................................................. Expansão em 286 e 386SX................................................................................................................................................. CMOS Memory Size Mismatch......................................................................................................................................... Erros na expansão de memória.................................................................................................................................................. Uso de módulos errados..................................................................................................................................................... Mau contato na conexão..................................................................................................................................................... Ajustes no CMOS Setup..................................................................................................................................................... Memórias danificadas.......................................................................................................................................................... Expansão da cache externa......................................................................................................................................................... Placas sem cache mas com local para instalação.............................................................................................................. Placas que admitem expansão por troca de chips........................................................................................................... Expansão da cache por adição de chips............................................................................................................................ Expansão da CPU........................................................................................................................................................................ Processadores suportados................................................................................................................................................... Placas que reconhecem automaticamente o processador............................................................................................... Placas que requerem reconfiguração de jumpers............................................................................................................. Instalando uma nova placa de CPU.................................................................................................................................. Expansão do processador em PCs antigos............................................................................................................................... A opção do Overdrive........................................................................................................................................................ Aproveitamento das demais peças.................................................................................................................................... Aproveitamento das memórias.......................................................................................................................................... Aproveitamento das placas de expansão.......................................................................................................................... Cuidado com as placas de legado...................................................................................................................................... Placa de som não-PnP........................................................................................................................................................ Placa de modem não-PnP.................................................................................................................................................. Placa de vídeo....................................................................................................................................................................... Placa IDEPLUS................................................................................................................................................................... Disco rígido.......................................................................................................................................................................... CMOS Setup........................................................................................................................................................................ Fonte de alimentação e gabinete........................................................................................................................................ Teclado, mouse, joystick, monitor e drives...................................................................................................................... Software instalado................................................................................................................................................................ 901 903 903 903 904 905 906 906 907 907 908 910 912 912 914 915 916 917 918 920 922 923 923 924 924 924 925 925 927 929 930 933 934 935 935 936 937 937 937 938 939 939 940 940 940 940 940 941 941 941 941 Expansão da placa de vídeo........................................................................................................................................................ Trocando a placa SVGA..................................................................................................................................................... Instalando manualmente os drivers da nova placa de vídeo.......................................................................................... Usando um programa de instalação do fabricante.......................................................................................................... Expansão da memória de vídeo................................................................................................................................................. 25. 941 942 943 943 944 CMOS SETUP.................................................................................................................... 949 Ajuste fino no hardware.............................................................................................................................................................. O método padrão................................................................................................................................................................ O que é exatamente o CMOS Setup................................................................................................................................. O Windows e o BIOS......................................................................................................................................................... O funcionamento do CMOS Setup........................................................................................................................................... O menu principal do CMOS Setup........................................................................................................................................... Standard CMOS Setup................................................................................................................................................................ Date / Time......................................................................................................................................................................... Floppy drive A/B ou Legacy Diskette A/B.................................................................................................................... Floppy 3 mode support...................................................................................................................................................... Hard Disk............................................................................................................................................................................. Discos SCSI.......................................................................................................................................................................... CD-ROM.............................................................................................................................................................................. Daylight Saving.................................................................................................................................................................... Vídeo / Display Type......................................................................................................................................................... Keyboard.............................................................................................................................................................................. Advanced CMOS Setup.............................................................................................................................................................. Full screen logo.................................................................................................................................................................... Typematic Rate Programming........................................................................................................................................... Typematic Delay.................................................................................................................................................................. Typematic Rate Characters per Second............................................................................................................................ Hit Del Message Display.................................................................................................................................................... Above 1 MB Memory Test................................................................................................................................................ Turbo Switch Function....................................................................................................................................................... Virus Warning...................................................................................................................................................................... Password Check................................................................................................................................................................... Internal Cache (ou Level 1 cache)..................................................................................................................................... External Cache (ou Level 2 cache).................................................................................................................................... Boot Sequence..................................................................................................................................................................... Try other boot devices........................................................................................................................................................ S.M.A.R.T. for hard disks................................................................................................................................................... PS/2 mouse support........................................................................................................................................................... BIOS Update........................................................................................................................................................................ Floppy Disk Access Control.............................................................................................................................................. Primary Master ARMD Emulated as................................................................................................................................ HDD Sequence SCSI/IDE First...................................................................................................................................... Initial Display Mode............................................................................................................................................................ Quick Power on Self Test.................................................................................................................................................. Quick Boot........................................................................................................................................................................... Floppy drive Seek at boot................................................................................................................................................... Boot Up Numeric Lock Status.......................................................................................................................................... Gate A20............................................................................................................................................................................... USB Function...................................................................................................................................................................... USB Keyboard/mouse support......................................................................................................................................... Video BIOS Shadow........................................................................................................................................................... System BIOS Shadow......................................................................................................................................................... Adapter BIOS Shadow....................................................................................................................................................... First / Second / Third / Fourth Boot Device................................................................................................................ CPU Speed at Boot............................................................................................................................................................. Hard Disk Pre-Delay........................................................................................................................................................... Processor Type..................................................................................................................................................................... Processor Speed (CPU Internal Core Speed).................................................................................................................. Parity Check......................................................................................................................................................................... Extended BIOS RAM Area............................................................................................................................................... DMI Event log capacity...................................................................................................................................................... View DMI Event log.......................................................................................................................................................... Clear all DMI event logs..................................................................................................................................................... 949 949 949 951 952 952 954 955 955 955 955 957 957 957 957 957 958 958 958 958 958 958 958 958 958 959 959 959 959 959 959 960 960 960 960 960 960 960 961 961 961 961 961 961 961 961 962 962 962 962 963 963 963 963 963 963 964 Event logging....................................................................................................................................................................... 964 ECC Event logging............................................................................................................................................................. 964 Advanced Chipset Setup............................................................................................................................................................. 964 Auto Configuration............................................................................................................................................................. 964 CPU Frequency .................................................................................................................................................................. 965 DRAM to CPU Frequency Ratio...................................................................................................................................... 965 Spread Spectrum Modulation............................................................................................................................................ 965 SDRAM CAS Latency/SDRAM RAS Precharge Time/SDRAM RAS to CAS Delay............................................. 965 Byte Merge............................................................................................................................................................................ 965 DRAM Read Latch Delay.................................................................................................................................................. 966 Video Memory Cache Mode.............................................................................................................................................. 966 High Priority PCI Mode..................................................................................................................................................... 966 Clk Gen for Empty PCI slot / DIMM............................................................................................................................. 966 Linear Burst.......................................................................................................................................................................... 966 ISA Bus Clock...................................................................................................................................................................... 966 EDO Autoconfiguration.................................................................................................................................................... 966 SDRAM Autoconfiguration............................................................................................................................................... 967 SDRAM Autosizing Support............................................................................................................................................. 967 Cache Read Cycle................................................................................................................................................................ 967 Cache Write Wait State....................................................................................................................................................... 968 DRAM Read Cycle.............................................................................................................................................................. 968 DRAM Write Wait State..................................................................................................................................................... 968 RAS to CAS Delay.............................................................................................................................................................. 968 DRAM Write CAS Pulse.................................................................................................................................................... 968 DRAM CAS Precharge Time............................................................................................................................................ 968 DRAM RAS to MA Delay................................................................................................................................................. 968 SDRAM RAS to CAS Delay.............................................................................................................................................. 969 SDRAM RAS Precharge Time.......................................................................................................................................... 969 SDRAM Timing Latency.................................................................................................................................................... 969 DRAM Speed....................................................................................................................................................................... 969 DRAM Slow Refresh.......................................................................................................................................................... 969 L2 Cache Policy................................................................................................................................................................... 969 ISA Linear Frame Buffer Address.................................................................................................................................... 970 ISA LFB Size........................................................................................................................................................................ 970 Video Pallete Snoop............................................................................................................................................................ 970 AGP Aperture Size.............................................................................................................................................................. 970 Latency Timer (PCI Clocks).............................................................................................................................................. 971 PCI Burst.............................................................................................................................................................................. 971 System BIOS Cacheable..................................................................................................................................................... 971 Video BIOS Cacheable....................................................................................................................................................... 971 8 bit I/O Recovery Time.................................................................................................................................................... 971 16 bit I/O Recovery Time................................................................................................................................................. 972 Turbo Read Pipelining........................................................................................................................................................ 972 Peer Concurrency................................................................................................................................................................ 972 Extended Cacheability........................................................................................................................................................ 972 Low CPU Clock................................................................................................................................................................... 973 DRAM are xx bits wide...................................................................................................................................................... 973 Data integrity Mode............................................................................................................................................................ 973 Legacy USB Support........................................................................................................................................................... 973 PCI / PnP Setup.......................................................................................................................................................................... 973 Boot with PnP OS / PnP Aware OS................................................................................................................................ 973 PCI Slot 1 / 2 / 3 / 4 IRQ Priority.................................................................................................................................. 974 IRQ 3 / 4 / 5 / 6 / 7 / 9 / 10 / 11 / 12 / 14 / 15....................................................................................................... 974 DMA Channel 0 / 1 / 3 / 5 / 6 / 7................................................................................................................................. 974 Reserved Memory Size........................................................................................................................................................ 974 Reserved Memory Address................................................................................................................................................ 975 Assign IRQ to PCI VGA Card.......................................................................................................................................... 975 Peripheral Configuration............................................................................................................................................................. 975 AGP 1x / 2x / 4x / 8x Mode............................................................................................................................................ 975 AGP Read/Write WS......................................................................................................................................................... 975 Onboard AC97 Modem Controller/Onboard AC97 Audio Controller...................................................................... 975 Game Port Function........................................................................................................................................................... 975 Sound Blaster Emulation.................................................................................................................................................... 976 Sound Blaster I/O Address, IRQ e DMA....................................................................................................................... MPU 401 / MPU 401 Base Address................................................................................................................................. FM Enable............................................................................................................................................................................ Onboard Video.................................................................................................................................................................... Video Sequence (PCI/AGP)............................................................................................................................................. On Board IDE Ports.......................................................................................................................................................... IDE 0 Master Mode............................................................................................................................................................ IDE 0 Slave Mode / IDE 1 Master Mode / IDE 1 Slave Mode................................................................................. Multi-sector transfers / IDE HDD Block Mode............................................................................................................ On Board FDC.................................................................................................................................................................... On Board Serial Port 1/2................................................................................................................................................... On Board Parallel Port....................................................................................................................................................... On Board Printer Mode..................................................................................................................................................... Parallel Port Address........................................................................................................................................................... Serial Port 1/2 IRQ............................................................................................................................................................. Parallel Port IRQ................................................................................................................................................................. Parallel Port DMA Channel............................................................................................................................................... UART 2 use Infrared.......................................................................................................................................................... Primary Master DMA Mode.............................................................................................................................................. Primary Slave DMA Mode / Secondary Master DMA Mode / Secondary Slave DMA Mode............................... Security.......................................................................................................................................................................................... Password............................................................................................................................................................................... Antivírus............................................................................................................................................................................... IDE Setup..................................................................................................................................................................................... Auto Detect Hard Disk...................................................................................................................................................... LBA Mode............................................................................................................................................................................ IDE Block Mode................................................................................................................................................................. IDE PIO Mode................................................................................................................................................................... IDE 32 bit Transfers........................................................................................................................................................... Power Management..................................................................................................................................................................... Modo Standby...................................................................................................................................................................... Power Management............................................................................................................................................................. Remote Power On............................................................................................................................................................... RTC Alarm Resume from Soft OFF................................................................................................................................ ACPI Aware OS.................................................................................................................................................................. Power Button Funcion....................................................................................................................................................... Power Supply Type............................................................................................................................................................. LAN Wake-Up..................................................................................................................................................................... Fan Monitor xxx RPM........................................................................................................................................................ Thermal Monitor xxxC/xxxF ou CPU Current Temperature...................................................................................... Motherboard temperature monitor................................................................................................................................... Voltage Monitor................................................................................................................................................................... CPU Overheat Warning Temperature.............................................................................................................................. CPU Overheat Clock Down.............................................................................................................................................. IDE Drive Power Down.................................................................................................................................................... Monitor Power Down......................................................................................................................................................... Suspend-to-RAM (STR) Capability................................................................................................................................... Inactivity Timer.................................................................................................................................................................... Monitor IRQ........................................................................................................................................................................ Monitor DMA...................................................................................................................................................................... Monitor LPT / COM / Floppy........................................................................................................................................ Power Up Control........................................................................................................................................................................ Power Button < 4 Secs....................................................................................................................................................... AC Power Loss Restart....................................................................................................................................................... Automatic Power Up.......................................................................................................................................................... Load Defaults............................................................................................................................................................................... Load Optimal Defaults....................................................................................................................................................... Load Fail Safe Defaults....................................................................................................................................................... Load Original Values.......................................................................................................................................................... Exit 985 Save and Exit........................................................................................................................................................................ Do not Save and Exit.......................................................................................................................................................... Upgrade de BIOS......................................................................................................................................................................... 976 976 976 976 976 977 977 977 977 977 977 978 978 978 978 978 978 978 979 979 979 979 979 980 980 980 980 980 980 981 981 981 981 981 981 981 982 982 982 982 982 983 983 983 983 983 983 983 983 984 984 984 984 984 984 984 984 985 985 985 985 985 Upgrade de BIOS Award................................................................................................................................................... 986 Reprogramando um BIOS AMI........................................................................................................................................ 987 Detalhes importantes sobre atualização de BIOS........................................................................................................... 987 26. PLACAS DE VÍDEO E MONITORES........................................................................................... 989 Memória de vídeo................................................................................................................................................................ 991 Placas básicas e avançadas.................................................................................................................................................. 991 Placa versus onboard............................................................................................................................................................. 993 Monitores...................................................................................................................................................................................... 993 Tamanho da tela.................................................................................................................................................................. 993 Dot pitch............................................................................................................................................................................... 994 Freqüência ........................................................................................................................................................................... 995 Varredura entrelaçada......................................................................................................................................................... 997 Largura de banda do monitor............................................................................................................................................ 998 Monitores PnP................................................................................................................................................................... 1000 Certificações internacionais.............................................................................................................................................. 1001 Monitor versus placa de vídeo........................................................................................................................................... 1001 Conceitos básicos sobre vídeo.................................................................................................................................................. 1002 Tríades e pixels................................................................................................................................................................... 1003 Resolução............................................................................................................................................................................ 1004 Número de cores............................................................................................................................................................... 1006 VGA e SVGA.................................................................................................................................................................... 1008 Aceleração 2D.................................................................................................................................................................... 1009 Aceleração de vídeo........................................................................................................................................................... 1010 Aceleração 3D.................................................................................................................................................................... 1011 Drivers e utilitários............................................................................................................................................................ 1012 BIOS VESA............................................................................................................................................................................... 1013 Usando múltiplos monitores.................................................................................................................................................... 1014 Requisitos para o uso de múltiplos monitores............................................................................................................... 1016 Placas de vídeo 3D..................................................................................................................................................................... 1017 O que faz uma placa de vídeo 3D?................................................................................................................................. 1017 O papel do processador na geração de imagens 3D..................................................................................................... 1019 Texture Mapping............................................................................................................................................................... 1020 Mip Mapping...................................................................................................................................................................... 1022 Bi-linear / Tri-linear Filtering.......................................................................................................................................... 1022 Anti-Aliasing...................................................................................................................................................................... 1022 Dithering, imagens de 16 e 32 bits.................................................................................................................................. 1023 Z-Buffer.............................................................................................................................................................................. 1024 Double Buffering............................................................................................................................................................... 1024 Alpha Blending.................................................................................................................................................................. 1024 Gourad Shading................................................................................................................................................................. 1025 Perspective Correction...................................................................................................................................................... 1025 APIs gráficas: Direct3D, OpenGL e Glide.................................................................................................................... 1026 DirectX........................................................................................................................................................................................ 1027 Por que DirectX?............................................................................................................................................................... 1028 27. ELIMINANDO CONFLITOS DE HARDWARE............................................................................... 1029 Exemplos de conflitos............................................................................................................................................................... Identificando recursos livres e ocupados................................................................................................................................ Evitando conflitos de memória................................................................................................................................................ Exemplo: placa controladora SCSI................................................................................................................................. Microsoft Diagnostics ...................................................................................................................................................... Evitando conflitos de E/S........................................................................................................................................................ O mapa de E/S padrão.................................................................................................................................................... Exemplo: placa controladora de scanner........................................................................................................................ Usando o Gerenciador de dispositivos........................................................................................................................... Usando o programa IOVIEW......................................................................................................................................... Conflitos de IRQ....................................................................................................................................................................... Exemplo: Instalando uma placa de rede de legado....................................................................................................... Alterações no CMOS Setup............................................................................................................................................. Evitando conflitos de DMA..................................................................................................................................................... Exemplo: Placa Sound Blaster 16 de legado.................................................................................................................. Reservando recursos.................................................................................................................................................................. Endereços de E/S acima de 3FF............................................................................................................................................. 1029 1030 1031 1031 1034 1034 1034 1035 1036 1036 1037 1037 1039 1040 1040 1040 1042 28. MODEMS........................................................................................................................... 1045 Modems com jumpers............................................................................................................................................................... Encontrando recursos livres para um modem interno................................................................................................. O Windows libera recursos para o modem.................................................................................................................... Conexão na linha telefônica...................................................................................................................................................... Instalando um modem PnP...................................................................................................................................................... Usando os drivers do fabricante...................................................................................................................................... Usando os drivers nativos do Windows......................................................................................................................... As próximas etapas da instalação..................................................................................................................................... Instalando um modem externo................................................................................................................................................ Configurações no Gerenciador de dispositivos..................................................................................................................... Configurações no Painel de controle....................................................................................................................................... Testando o modem.................................................................................................................................................................... Usando um gerenciador de fax................................................................................................................................................ Configurando o gerenciador de fax................................................................................................................................. Transmissão de fax por uso direto do gerenciador....................................................................................................... Transmissão de fax a partir de um aplicativo................................................................................................................. Recepção automática de fax............................................................................................................................................. Recepção manual de fax................................................................................................................................................... Viva-voz.............................................................................................................................................................................. Secretária eletrônica........................................................................................................................................................... Instalando um modem não-PnP.............................................................................................................................................. Instalando a porta serial.................................................................................................................................................... Alterando os recursos usados pela nova porta serial.................................................................................................... Instalando o modem......................................................................................................................................................... Modem para notebook.............................................................................................................................................................. Configuração para a Internet.................................................................................................................................................... Configuração da conexão Dial-Up.................................................................................................................................. Instalação do navegador................................................................................................................................................... Configuração do correio eletrônico................................................................................................................................ Upgrade para V.90..................................................................................................................................................................... Centrais analógicas e digitais............................................................................................................................................ Medida da taxa de transferência...................................................................................................................................... Informe-se com o provedor............................................................................................................................................. Localizando o fabricante do modem.............................................................................................................................. Modems V.92............................................................................................................................................................................. Estabelecimento de conexão mais rápido...................................................................................................................... Upload mais rápido........................................................................................................................................................... Atendimento de ligações em espera................................................................................................................................ Compatibilidade entre V.92 e V.90................................................................................................................................. Upgrade para V.92............................................................................................................................................................. 29. 1045 1046 1047 1047 1048 1049 1051 1052 1053 1055 1059 1062 1063 1063 1064 1066 1067 1067 1068 1068 1070 1070 1072 1073 1074 1075 1075 1080 1080 1080 1081 1081 1082 1082 1082 1082 1082 1082 1083 1083 PLACAS DE SOM................................................................................................................. 1085 Placas de som modernas........................................................................................................................................................... Sound Blaster PCI 128...................................................................................................................................................... Sound Blaster Live............................................................................................................................................................ Som integrado à placa de CPU........................................................................................................................................ Instalando uma placa de som PnP........................................................................................................................................... Instalação do drive de CD-ROM............................................................................................................................................. Som integrado na placa de CPU.............................................................................................................................................. Instalando placas de som não PnP.......................................................................................................................................... IRQ..................................................................................................................................................................................... DMA LOW........................................................................................................................................................................ DMA HIGH...................................................................................................................................................................... Interface para joystick....................................................................................................................................................... Endereços de E/S............................................................................................................................................................. UART MPU-401............................................................................................................................................................... Sintetizador FM................................................................................................................................................................. Checando os recursos livres no Gerenciador de Dispositivos.................................................................................... Instalando uma Sound Blaster 16 não-PnP.................................................................................................................... Alterando manualmente a configuração da placa.......................................................................................................... Testando a placa de som........................................................................................................................................................... O Mixer do Windows....................................................................................................................................................... 1085 1085 1086 1086 1086 1088 1088 1090 1091 1091 1092 1092 1093 1093 1093 1093 1096 1097 1099 1099 Habilitando o som 3D Enhanced................................................................................................................................... Escolhendo o sintetizador MIDI.................................................................................................................................... Instalação de joysticks............................................................................................................................................................... Joysticks analóticos e digitais............................................................................................................................................ A interface para joystick.................................................................................................................................................... Aumentando para quatro botões..................................................................................................................................... Aumentando para seis e oito botões............................................................................................................................... Instalando um joystick de dois ou quatro botões.......................................................................................................... Instalando um joypad de até quatro botões................................................................................................................... Instalando controladores de seis e oito botões.............................................................................................................. Usando o drive do fabricante........................................................................................................................................... Configurando jogos........................................................................................................................................................... Placa Sound Blaster PCI 128.................................................................................................................................................... Placa Sound Blaster Live!.......................................................................................................................................................... 30. SCANNERS.......................................................................................................................... 1117 O scanner e seu software.......................................................................................................................................................... Scanner com interface proprietária.......................................................................................................................................... Scanner com interface SCSI..................................................................................................................................................... Scanner de interface paralela..................................................................................................................................................... Usando um scanner manual...................................................................................................................................................... OCR com scanners manuais............................................................................................................................................ Usando um scanner de mesa.................................................................................................................................................... Usando programas de OCR..................................................................................................................................................... 31. 1117 1118 1120 1121 1123 1125 1125 1126 CÂMERAS DIGITAIS............................................................................................................. 1129 Por dentro da câmera................................................................................................................................................................ Características das câmeras digitais.......................................................................................................................................... Resolução............................................................................................................................................................................ Número de cores............................................................................................................................................................... Compressão de imagem.................................................................................................................................................... Armazenamento e expansão de memória....................................................................................................................... Baterias................................................................................................................................................................................ Retenção das imagens na memória................................................................................................................................. Transferência das fotos para o computador................................................................................................................... Zoom.................................................................................................................................................................................. Flash.................................................................................................................................................................................... Foco.................................................................................................................................................................................... Viewfinder.......................................................................................................................................................................... TWAIN Data Source........................................................................................................................................................ Timer................................................................................................................................................................................... Exemplo: Canon PowerShot 600............................................................................................................................................. Especificações técnicas..................................................................................................................................................... Características..................................................................................................................................................................... Operação............................................................................................................................................................................ Softwares que acompanham a câmera............................................................................................................................ Exemplo: Olympus D340-R..................................................................................................................................................... Conclusão.................................................................................................................................................................................... 32. 1101 1102 1103 1103 1104 1104 1104 1105 1107 1107 1109 1109 1110 1112 1130 1131 1131 1132 1132 1132 1132 1132 1133 1133 1133 1133 1133 1134 1134 1134 1134 1135 1137 1139 1141 1145 DIGITALIZAÇÃO DE VÍDEO.................................................................................................... 1147 Digitalização de vídeo................................................................................................................................................................ Placas gráficas..................................................................................................................................................................... Placas de vídeo................................................................................................................................................................... Os vários tipos de imagem........................................................................................................................................................ Super VGA......................................................................................................................................................................... S-Video............................................................................................................................................................................... Vídeo composto................................................................................................................................................................ Super VHS.......................................................................................................................................................................... RF1149 Equipamentos de vídeo............................................................................................................................................................. Antena receptora............................................................................................................................................................... Televisor............................................................................................................................................................................. Monitor de TV................................................................................................................................................................... VCR..................................................................................................................................................................................... 1147 1147 1147 1148 1148 1148 1148 1149 1150 1150 1150 1150 1150 Câmera................................................................................................................................................................................ Monitor VGA.................................................................................................................................................................... Transcodificador................................................................................................................................................................ O trabalho do PC....................................................................................................................................................................... Exibição de imagens digitalizadas no monitor....................................................................................................................... Imagem do PC exibida em uma TV............................................................................................................................... Placas de playback MPEG............................................................................................................................................... Imagem de TV na tela do PC.......................................................................................................................................... Placas de captura de vídeo................................................................................................................................................ Placas para produção de vídeo......................................................................................................................................... Interpolação e resolução................................................................................................................................................... Instalação de hardware...................................................................................................................................................... Assistindo TV no PC........................................................................................................................................................ Drivers de captura e CODECs........................................................................................................................................ Edição de vídeo.......................................................................................................................................................................... Comandando uma captura............................................................................................................................................... Editando o vídeo............................................................................................................................................................... Salvando o vídeo usando um CODEC.......................................................................................................................... Exemplo: placa ATI All-in-Wonder Pro................................................................................................................................. Exemplo: Placa Pinnacle DC10............................................................................................................................................... MPEG playback por software.................................................................................................................................................. 33. 1151 1151 1151 1151 1153 1153 1153 1154 1155 1156 1156 1157 1157 1159 1161 1161 1163 1164 1165 1169 1170 REDES.............................................................................................................................. 1171 Placas, cabos e hubs................................................................................................................................................................... Conectores.......................................................................................................................................................................... Cabo coaxial....................................................................................................................................................................... Par trançado....................................................................................................................................................................... Fixando o conector RJ-45 no cabo................................................................................................................................. Ligação por par trançado sem o uso de hub.................................................................................................................. Instalação de placas de rede...................................................................................................................................................... Instalando uma placa de rede PnP.................................................................................................................................. Instalando placas de legado.............................................................................................................................................. Os componentes que formam uma rede................................................................................................................................ O meio físico...................................................................................................................................................................... Interfaces............................................................................................................................................................................ Protocolos de rede............................................................................................................................................................. Serviços de rede................................................................................................................................................................. Cliente de rede................................................................................................................................................................... Checando os componentes de rede instalados.............................................................................................................. Instalação da rede Microsoft.................................................................................................................................................... Adicionando um protocolo.............................................................................................................................................. Identificando o computador na rede.............................................................................................................................. Instalando o serviço de compartilhamento.................................................................................................................... Compartilhamento de recursos da rede.................................................................................................................................. Compartilhando uma pasta.............................................................................................................................................. Compartilhando drives..................................................................................................................................................... Compartilhamento de impressoras.................................................................................................................................. Acessando recursos compartilhados........................................................................................................................................ Acessando diretórios e drives compartilhados.............................................................................................................. Criando um drive remoto................................................................................................................................................. Usando uma impressora remota...................................................................................................................................... Acessando um computador via modem................................................................................................................................. Servidor Dial-Up............................................................................................................................................................... Cliente Dial-Up.................................................................................................................................................................. Instalando o software do servidor................................................................................................................................... Configurando um cliente Dial-Up........................................................................................................................................... Conexão direta via cabo............................................................................................................................................................ Configurando o servidor DCC........................................................................................................................................ Configurando o cliente DCC........................................................................................................................................... Taxas de transferência............................................................................................................................................................... Cabos para conexão direta........................................................................................................................................................ Compartilhando a conexão com a Internet............................................................................................................................ 1171 1172 1172 1173 1175 1176 1176 1177 1178 1179 1180 1180 1180 1180 1180 1180 1181 1183 1183 1184 1186 1186 1187 1188 1189 1189 1191 1192 1193 1193 1193 1193 1196 1198 1199 1201 1202 1203 1204 34. DISPOSITIVOS SCSI............................................................................................................ 1207 SCSI e IDE........................................................................................................................................................................ USB e Firewire................................................................................................................................................................... Os vários tipos de SCSI............................................................................................................................................................ Conectores SCSI........................................................................................................................................................................ SCSI diferencial.......................................................................................................................................................................... SCSI ID....................................................................................................................................................................................... Terminadores SCSI.................................................................................................................................................................... Misturando dispositivos de 8 e 16 bits.................................................................................................................................... Instalação de interfaces SCSI.................................................................................................................................................... Setup da controladora SCSI...................................................................................................................................................... Utilitários SCSI........................................................................................................................................................................... 35. DISCOS REMOVÍVEIS........................................................................................................... 1231 Zip Drive............................................................................................................................................................................ LS-120................................................................................................................................................................................. JAZ Drive........................................................................................................................................................................... Discos óticos...................................................................................................................................................................... CDs e DVDs graváveis..................................................................................................................................................... Fitas magnéticas................................................................................................................................................................. Instalando um Zip Drive IDE................................................................................................................................................. Configurando os jumpers do Zip Drive IDE................................................................................................................ Detecção automática pelo Windows............................................................................................................................... Utilitários do ZIP Drive................................................................................................................................................... Uso do Zip Drive IDE no modo MS-DOS.................................................................................................................. ZIP Drive SCSI.......................................................................................................................................................................... Instalação de hardware de um Zip Drive SCSI interno............................................................................................... Instalação de um Zip Drive SCSI externo..................................................................................................................... Detecção pelo Windows e instalação de utilitários....................................................................................................... Instalação de utilitários..................................................................................................................................................... Acessando o Zip Drive SCSI no modo MS-DOS........................................................................................................ Zip Drive paralelo...................................................................................................................................................................... Instalando um Zip Drive paralelo................................................................................................................................... Instalação de software....................................................................................................................................................... Aumentando o desempenho do Zip Drive paralelo..................................................................................................... Acessando o Zip Drive paralelo no modo MS-DOS................................................................................................... JAZ Drive................................................................................................................................................................................... Acessando o JAZ Drive no modo MS-DOS................................................................................................................. LS-120 IDE................................................................................................................................................................................ Instalação de hardware do LS-120.................................................................................................................................. Instalação no Windows..................................................................................................................................................... Boot pelo LS-120............................................................................................................................................................... Usando o LS-120 no modo MS-DOS............................................................................................................................ Formatação de disquetes comuns................................................................................................................................... Formatação de disquetes de 120 MB.............................................................................................................................. Medidas de desempenho........................................................................................................................................................... Outros modelos de discos removíveis.................................................................................................................................... 36. 1207 1209 1209 1211 1212 1214 1215 1219 1223 1226 1228 1231 1232 1232 1232 1232 1233 1233 1233 1233 1235 1239 1239 1239 1239 1241 1241 1242 1242 1242 1243 1245 1248 1248 1250 1250 1250 1251 1252 1252 1253 1253 1253 1254 UNIDADES DE FITA............................................................................................................ 1255 Fitas: prós e contras................................................................................................................................................................... Tipos e capacidades................................................................................................................................................................... Famílias DC2000 e DC600.............................................................................................................................................. DAT.................................................................................................................................................................................... Travan................................................................................................................................................................................. 8 mm................................................................................................................................................................................... DLT..................................................................................................................................................................................... OnStream........................................................................................................................................................................... Desempenho das unidades de fita........................................................................................................................................... Verificação de gravação............................................................................................................................................................. Compressão de dados por hardware....................................................................................................................................... Compatibilidade com programas de backup.......................................................................................................................... Instalando uma unidade DAT.................................................................................................................................................. Configurando o SCSI ID................................................................................................................................................. Configurando o terminador SCSI................................................................................................................................... 1255 1256 1256 1258 1259 1260 1261 1261 1262 1263 1263 1264 1264 1265 1265 Configurando a compressão de dados............................................................................................................................ Instalando o software de backup..................................................................................................................................... Detecção da unidade de fita............................................................................................................................................. Conexão na interface paralela................................................................................................................................................... Manuseio de fitas....................................................................................................................................................................... Instalando uma unidade DLT.................................................................................................................................................. Instalando a unidade DLT............................................................................................................................................... O programa Backup Exec................................................................................................................................................ Manuseio do cartucho....................................................................................................................................................... Instalando uma unidade OnStream......................................................................................................................................... Conclusão ................................................................................................................................................................................... 37. GRAVADORES DE CDS......................................................................................................... 1281 Discos CD-R.............................................................................................................................................................................. Discos CD-RW.......................................................................................................................................................................... Pontos comuns entre drives de CD-R e CD-RW.................................................................................................................. Velocidades de leitura e gravação.................................................................................................................................... Utilização como drive de CD-ROM............................................................................................................................... Interfaces utilizadas........................................................................................................................................................... Modos de gravação............................................................................................................................................................ Instalações de software e de hardware.................................................................................................................................... Instalação de um gravador SCSI.............................................................................................................................................. Instalando um gravador IDE................................................................................................................................................... Instalando um gravador USB................................................................................................................................................... Instalando um gravador Firewire............................................................................................................................................. Usando o Adaptec Easy CD..................................................................................................................................................... As opções de gravação...................................................................................................................................................... Iniciando a gravação.......................................................................................................................................................... Usando o WinOnCD................................................................................................................................................................ Apagando uma mídia de CD-RW................................................................................................................................... Packet Write................................................................................................................................................................................ Compatibilidade de mídias........................................................................................................................................................ Evitando o buffer underrun..................................................................................................................................................... Outros problemas.............................................................................................................................................................. 38. 1282 1282 1283 1284 1285 1285 1286 1286 1287 1289 1291 1293 1296 1298 1298 1299 1301 1301 1302 1303 1304 DVD............................................................................................................................... 1307 Informática e cinema................................................................................................................................................................. O padrão de velocidade.................................................................................................................................................... Os discos DVD-ROM...................................................................................................................................................... As seis regiões............................................................................................................................................................................. A placa decodificadora.............................................................................................................................................................. Instalando um kit DVD-ROM................................................................................................................................................ Instalando primeiro o drive.............................................................................................................................................. Instalando a placa DXR3.................................................................................................................................................. Instalando e usando o software do kit DVD................................................................................................................. Quebrando a proteção das 6 regiões....................................................................................................................................... DVD-RAM................................................................................................................................................................................. Instalação de um drive de DVD-RAM.......................................................................................................................... 39. 1265 1265 1266 1267 1267 1268 1268 1270 1272 1273 1279 1307 1308 1309 1310 1311 1313 1313 1314 1316 1318 1320 1320 MATERIAL DE MANUTENÇÃO E MANUSEIO DE EQUIPAMENTOS................................................. 1325 Materiais de baixo custo............................................................................................................................................................ Chaves de fenda................................................................................................................................................................. Alicates................................................................................................................................................................................ Fita isolante........................................................................................................................................................................ Para limpeza de poeira...................................................................................................................................................... Para eliminar maus contatos............................................................................................................................................ Kit de limpeza para drives de disquetes......................................................................................................................... Kit de limpeza para drives de CD-ROM........................................................................................................................ Testadores Neon............................................................................................................................................................... Lupa..................................................................................................................................................................................... Acessórios altamente recomendáveis...................................................................................................................................... Miniaspirador de pó.......................................................................................................................................................... Chaves Allen...................................................................................................................................................................... Multímetro.......................................................................................................................................................................... 1325 1325 1325 1326 1326 1326 1327 1327 1327 1327 1328 1328 1328 1328 Aquecedor e spray congelante......................................................................................................................................... Ferro de solda e dessoldador........................................................................................................................................... Extrator de chips............................................................................................................................................................... Pulseira anti-estática.......................................................................................................................................................... Equipamentos para especialistas.............................................................................................................................................. Testador de fonte de alimentação................................................................................................................................... Placas de diagnóstico......................................................................................................................................................... Osciloscópio....................................................................................................................................................................... Manuseio de equipamentos...................................................................................................................................................... Conexão de periféricos..................................................................................................................................................... Manuseio de chips............................................................................................................................................................. Manuseio de placas............................................................................................................................................................ Eletricidade estática........................................................................................................................................................... 40. 1329 1329 1330 1330 1330 1331 1333 1335 1336 1336 1337 1340 1341 MANUTENÇÃO PREVENTIVA................................................................................................. 1343 Cuidados de software no dia-a-dia........................................................................................................................................... Os dados são valiosos....................................................................................................................................................... Grave seu trabalho............................................................................................................................................................ Faça backup dos dados, pelo menos o trabalho principal............................................................................................ Onde está aquele arquivo?................................................................................................................................................ Veja os programas que estão abertos.............................................................................................................................. Cuidados de hardware no dia-a-dia......................................................................................................................................... Não confie nos disquetes................................................................................................................................................. Falta de energia elétrica..................................................................................................................................................... Liga-desliga......................................................................................................................................................................... Cuidado com as janelas..................................................................................................................................................... Umidade, poeira e fumaça................................................................................................................................................ Desligamento repentino.................................................................................................................................................... Desligamento no Windows 95 e superiores................................................................................................................... Desligamento no Windows 3.x........................................................................................................................................ Desligamento no MS-DOS.............................................................................................................................................. O botão RESET................................................................................................................................................................ Espere 3 segundos............................................................................................................................................................. Retire as capas.................................................................................................................................................................... Ligando e desligando o equipamento............................................................................................................................. Cuidado com a faxina....................................................................................................................................................... Impressoras matriciais....................................................................................................................................................... Não obstrua a entrada de ar............................................................................................................................................. Comes e bebes longe do computador............................................................................................................................ Cuidados avançados de software............................................................................................................................................. Backup dos programas...................................................................................................................................................... Vírus.................................................................................................................................................................................... Que software você está usando?...................................................................................................................................... Salvando áreas vitais do disco rígido............................................................................................................................... Cuidados avançados de hardware............................................................................................................................................ Horário noturno................................................................................................................................................................ Perda de setup.................................................................................................................................................................... Conectando e desconectando corretamente.................................................................................................................. Conexão na linha telefônica............................................................................................................................................. Ar condicionado................................................................................................................................................................ Falsos filtros de linha........................................................................................................................................................ O sistema de ventilação do gabinete............................................................................................................................... Fiação elétrica..................................................................................................................................................................... Computador no chão........................................................................................................................................................ Conectores não utilizados................................................................................................................................................. Aperte os chips e conectores........................................................................................................................................... Rotina de check-up.................................................................................................................................................................... Diariamente........................................................................................................................................................................ Semanalmente.................................................................................................................................................................... Mensalmente...................................................................................................................................................................... Cuidados com os drives de disquetes...................................................................................................................................... Protegendo o computador da poeira....................................................................................................................................... Protegendo o computador da umidade................................................................................................................................... Cuidados com o monitor.......................................................................................................................................................... 1343 1343 1344 1344 1345 1346 1346 1346 1347 1348 1349 1349 1349 1350 1350 1350 1351 1351 1351 1351 1352 1352 1352 1352 1353 1353 1353 1354 1354 1354 1354 1354 1354 1355 1355 1356 1356 1356 1357 1357 1358 1358 1358 1358 1358 1358 1362 1363 1366 Cuidados com o teclado............................................................................................................................................................ Cuidados com o mouse............................................................................................................................................................. Cuidados com o scanner........................................................................................................................................................... Cuidados com a impressora...................................................................................................................................................... Cuidados gerais com impressoras.................................................................................................................................... Lubrificação do eixo.......................................................................................................................................................... Limpeza do interior........................................................................................................................................................... Cuidados com impressoras a jato de tinta...................................................................................................................... Cuidados com impressoras matriciais............................................................................................................................. Limpando a cabeça de uma impressora matricial.......................................................................................................... Cuidados com impressoras a LASER............................................................................................................................. Não exagere no uso da impressora.......................................................................................................................................... 41. 1368 1368 1368 1369 1369 1369 1370 1370 1371 1371 1373 1374 MANUTENÇÃO CORRETIVA BÁSICA........................................................................................ 1375 Os defeitos na configuração básica.......................................................................................................................................... Trocar e testar............................................................................................................................................................................. Sintomas de defeitos comuns................................................................................................................................................... 1) Tela escura, sem sons................................................................................................................................................... 2) Tela escura com beeps.................................................................................................................................................. 3) Relógio errado............................................................................................................................................................... 4) Perda de setup............................................................................................................................................................... 5) No ROM Basic, System Halted.................................................................................................................................. 6) O Boot só funciona por disquete, mas HD está OK............................................................................................... 7) Teclado troca caracteres............................................................................................................................................... 8) “Keyboard Error” durante o boot.............................................................................................................................. 9) Sistema operacional inválido........................................................................................................................................ 10) HDD Controller Failure............................................................................................................................................ 11) FDC Controller Failure.............................................................................................................................................. 12) Mouse inativo.............................................................................................................................................................. 13) Imagem sem sincronismo, desde que o PC é ligado.............................................................................................. 14) Imagem sem sincronismo no Windows................................................................................................................... 15) CMOS Memory Size Mismatch................................................................................................................................ 16) CMOS Ckecksum Error – Defaults Loaded........................................................................................................... 17) Invalid display switch................................................................................................................................................. 18) Cursor do mouse não caminha direito na tela........................................................................................................ 19) Falhas aleatórias no botão do mouse....................................................................................................................... 20) Parity Error durante o POST.................................................................................................................................... 21) Erros na memória durante o uso normal do PC.................................................................................................... 22) Travamentos e falhas no Windows........................................................................................................................... 23) PC trava depois da contagem de memória.............................................................................................................. 24) Disco rígido reconhecido com capacidade inferior................................................................................................ 25) Erros de leitura no disco rígido................................................................................................................................. 26) Contagem de memória incompleta........................................................................................................................... 27) PC reseta sozinho....................................................................................................................................................... 28) Travamento na finalização do Windows.................................................................................................................. 29) Vírus............................................................................................................................................................................. 30) Windows trava na inicialização.................................................................................................................................. 31) Erros de leitura nos disquetes................................................................................................................................... Testando a fonte de alimentação............................................................................................................................................. Conserto da placa de CPU........................................................................................................................................................ Reciclando e trocando a bateria do CMOS............................................................................................................................ Relógio não funciona com bateria nova.................................................................................................................................. Troca de slot............................................................................................................................................................................... A20 1405 Componentes sensíveis à temperatura.................................................................................................................................... Problemas com o monitor........................................................................................................................................................ Manutenção preventiva para o monitor......................................................................................................................... Leia o manual..................................................................................................................................................................... Placa de deflexão e fonte.................................................................................................................................................. Limpeza de contatos.................................................................................................................................................................. Limpando a poeira............................................................................................................................................................. Limpando os contatos...................................................................................................................................................... Limpeza rápida................................................................................................................................................................... Mau contato em cabos.............................................................................................................................................................. 1375 1375 1376 1376 1378 1378 1380 1381 1383 1384 1384 1384 1384 1385 1385 1386 1387 1387 1387 1387 1388 1388 1388 1388 1391 1394 1395 1395 1396 1396 1397 1398 1398 1399 1399 1399 1404 1405 1405 1405 1406 1406 1406 1406 1407 1407 1407 1409 1409 Consertando o cabo.......................................................................................................................................................... Manutenção do mouse.............................................................................................................................................................. Primeiros socorros............................................................................................................................................................. Defeitos mais complicados............................................................................................................................................... Manutenção do teclado............................................................................................................................................................. Primeiros socorros para o teclado................................................................................................................................... Problemas mais complicados com o teclado................................................................................................................. 42. 1410 1411 1411 1412 1412 1412 1415 MANUTENÇÃO CORRETIVA EM PLACAS DE EXPANSÃO E PERIFÉRICOS......................................... 1417 As principais dificuldades na manutenção.............................................................................................................................. Normas gerais para solucionar problemas.............................................................................................................................. Procura de conflitos.......................................................................................................................................................... Desinstalando hardware.................................................................................................................................................... Desinstalando pelo gerenciador de dispositivos............................................................................................................ Desinstalando uma impressora........................................................................................................................................ Repetindo a instalação....................................................................................................................................................... Obtendo novos drivers..................................................................................................................................................... Usando o Windows Update............................................................................................................................................. Fonte de alimentação........................................................................................................................................................ Troca e reparo de cabos.................................................................................................................................................... Tensão baixa no slot.......................................................................................................................................................... Mau contato em placas..................................................................................................................................................... Teste das interfaces seriais e paralelas............................................................................................................................. Testes no modo MS-DOS................................................................................................................................................ Teste o adaptador AC....................................................................................................................................................... Fusível................................................................................................................................................................................. Problemas com a impressora.................................................................................................................................................... Não esqueça da manutenção preventiva........................................................................................................................ Leia o manual da impressora............................................................................................................................................ Não exagere no uso........................................................................................................................................................... Printer Not Ready............................................................................................................................................................. Correia solta....................................................................................................................................................................... Troca de cabeça................................................................................................................................................................. Placa lógica......................................................................................................................................................................... Fonte de alimentação........................................................................................................................................................ Peças de reposição e cursos.............................................................................................................................................. Conflitos na porta paralela............................................................................................................................................... Segunda porta paralela...................................................................................................................................................... Caixa comutadora.............................................................................................................................................................. Problemas com o scanner......................................................................................................................................................... Manutenção preventiva..................................................................................................................................................... Leia o manual..................................................................................................................................................................... Correia solta....................................................................................................................................................................... Placa lógica......................................................................................................................................................................... Fonte de alimentação........................................................................................................................................................ Incompatibilidades na porta paralela............................................................................................................................... Placa de interface defeituosa............................................................................................................................................ Problemas com o drive de CD-ROM..................................................................................................................................... Leia o manual..................................................................................................................................................................... Limpeza na cabeça............................................................................................................................................................. Abrindo o drive de CD-ROM......................................................................................................................................... Problemas com a placa de som................................................................................................................................................ Leia o manual..................................................................................................................................................................... Pequenos reparos............................................................................................................................................................... Problemas com modems ......................................................................................................................................................... Manutenção preventiva..................................................................................................................................................... Pequenos reparos............................................................................................................................................................... Problemas com dispositivos SCSI........................................................................................................................................... Problemas com gravadores de CDs........................................................................................................................................ Buffer underrun................................................................................................................................................................. Interfaces SCSI.................................................................................................................................................................. Interface paralela................................................................................................................................................................ Caddy defeituoso............................................................................................................................................................... Limpeza da cabeça............................................................................................................................................................. 1417 1417 1418 1419 1419 1420 1420 1420 1420 1421 1422 1422 1422 1423 1423 1424 1424 1424 1424 1424 1425 1425 1426 1426 1427 1427 1427 1428 1428 1428 1429 1429 1429 1429 1429 1429 1430 1430 1430 1430 1431 1431 1432 1433 1433 1433 1433 1433 1434 1434 1434 1436 1436 1436 1436 A mídia ideal...................................................................................................................................................................... 1436 Redução de velocidade..................................................................................................................................................... 1436 43. SOFTWARES QUE PREVINEM E RESOLVEM PROBLEMAS............................................................. 1437 Vírus de computador................................................................................................................................................................. Disquete de emergência.................................................................................................................................................... Normas gerais de prevenção............................................................................................................................................ Como funcionam os vírus................................................................................................................................................ Vírus de macro................................................................................................................................................................... Vírus de e-mail................................................................................................................................................................... Normas de segurança........................................................................................................................................................ Programas antivírus................................................................................................................................................................... McAfee VirusScan............................................................................................................................................................. Usando o disquete de emergência................................................................................................................................... Removendo vírus do setor de boot................................................................................................................................. Backup do registro..................................................................................................................................................................... O programa SCANREG.................................................................................................................................................. Monitorando as voltagens e a temperatura............................................................................................................................. Display Doctor........................................................................................................................................................................... Scandisk....................................................................................................................................................................................... Erros na estrutura lógica do disco................................................................................................................................... Erros físicos na mídia do disco........................................................................................................................................ Unidades de alocação perdidas........................................................................................................................................ Vínculos cruzados............................................................................................................................................................. Tamanho incorreto............................................................................................................................................................ Data incorreta.................................................................................................................................................................... Nomes longos residuais.................................................................................................................................................... Teste de superfície............................................................................................................................................................. Desfragmentador de disco........................................................................................................................................................ Como ocorre a fragmentação........................................................................................................................................... O Desfragmentador de disco do Windows................................................................................................................... Norton Disk Doctor (NDD)................................................................................................................................................... Scandisk e NDD para MS-DOS.............................................................................................................................................. Norton Speed Disk.................................................................................................................................................................... Cuidado com o sistema de arquivos............................................................................................................................... Recuperando um disco com o Norton Rescue...................................................................................................................... Utilitários de manutenção do Windows.................................................................................................................................. Informações sobre o sistema (MSINFO32.EXE)........................................................................................................ Restauração do sistema..................................................................................................................................................... Verificação do Registro..................................................................................................................................................... Agente de exclusão automática de driver (ASD.EXE)................................................................................................. Utilitário de configuração do sistema (MSCONFIG.EXE)........................................................................................ Dr Watson (DRWATSON.EXE)................................................................................................................................... Editando o registro.................................................................................................................................................................... Faça um backup do Registro............................................................................................................................................ O program REGEDIT..................................................................................................................................................... Nomes longos.................................................................................................................................................................... Exemplo: Bug no sistema de arquivos do Windows 95............................................................................................... 1437 1437 1438 1438 1440 1441 1441 1442 1442 1444 1444 1444 1445 1446 1447 1448 1448 1449 1450 1450 1451 1451 1451 1451 1452 1452 1454 1455 1456 1457 1458 1459 1460 1461 1462 1463 1463 1463 1464 1465 1466 1466 1467 1469 ÍNDICE ANALÍTICO....................................................................................................................... 1471 Capítulo 1 Noções básicas sobre hardware de PCs Primeiro contato com hardware de PCs Entender hardware a fundo é uma tarefa árdua. São tantos detalhes que o aprendizado pode se tornar bastante difícil. Vamos então facilitar as coisas, apresentando neste capítulo, noções básicas sobre hardware de PCs. De posse dessas noções, você poderá aprofundar com mais facilidade seus conhecimentos nos capítulos seguintes. PC PC significa “Personal Computer”, ou “Computador pessoal”. Os computadores que hoje são chamados de PCs são derivados do IBM PC, criado no início dos anos 80. Os PCs modernos não são mais exclusividade de um pequeno grupo de grandes fabricantes. Como todas as peças que formam um PC são encontradas com facilidade no comércio, qualquer pequena loja pode ser produtora de PCs. Muitos usuários também constroem seus próprios PCs, bastando que tenham conhecimento técnico para tal. Processador O processador é o componente eletrônico responsável por executar os programas. Quanto mais rápido é o processador, mais rápida será a execução dos programas. Alguns exemplos de processadores são: Pentium 4, Pentium III, Celeron, K6-2, Athlon e Duron. Os dois principais fabricantes de processadores para PCs são a Intel e a AMD. A cada ano são lançados novos modelos de processadores, cada vez mais velozes. x-2 Hardware Total Figura 1.1 Exemplo de processador. RAM RAM é a principal memória na qual são executados os programas e processados os dados. Programas e dados residem no disco rígido, mas eles precisam antes ser copiados para a memória RAM para que o processador possa trabalhar com eles. A quantidade de memória de um PC é medida em megabytes (MB). 1 MB equivale a cerca de 1 milhão de bytes. 1 byte, por sua vez, é a unidade de memória capaz de armazenar, por exemplo, uma letra. PCs modernos possuem 64 MB, 128 MB ou mais. PCs antigos tinham menores quantidades de memória. Figura 1.2 Módulo de memória. Disco rígido Assim como a memória RAM, o disco rígido armazena programas e dados, porém existem algumas diferenças. O disco rígido tem uma capacidade Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-3 milhares de vezes maior que a RAM. Seus dados não são perdidos quando o computador é desligado, coisa que acontece com a RAM. A memória RAM é muito mais rápida, e é necessário que os programas e dados sejam copiados para ela para que o processador possa acessá-los. Já o disco rígido armazena de forma permanente todos os programas e dados existentes no computador. Figura 1.3 Disco rígido Placa mãe Também chamada de “Placa de CPU”, é a placa de circuito mais importante de um PC. Nela ficam localizados o processador, a memória RAM e outros circuitos de grande importância. Existem placas de CPU de várias marcas e modelos, com preços e qualidades diferentes. Uma placa de CPU de baixa qualidade coloca a perder toda a confiabilidade do computador. Em geral quem vende PCs afirma que “todas as placas são boas”, mas quem trabalha co manutenção conhece bem a verdade. Placas de segunda linha são bastante problemáticas, fontes de dores de cabeça para os usuários e para os técnicos que têm que consertar computadores. x-4 Hardware Total *** 75%*** Figura 1.4 Exemplo de placa de CPU. Placa de vídeo É uma placa responsável por gerar as imagens que aparecem na tela do monitor. Hoje em dia existem muitas placas de CPU que possuem embutidos os circuitos de vídeo (vídeo onboard). Esses PCs portanto dispensam o uso de uma placa de vídeo. Normalmente as placas de vídeo avulsas apresentam desempenho maior que o oferecido pelo vídeo onboard. Quando um PC vai ser usado para aplicações gráficas profissionais, jogos ou qualquer tipo de programa que gere imagens complexas, é preciso usar uma placa de vídeo de bom desempenho. Já os PCs para aplicações simples, como edição de texto e acesso à Internet, podem funcionar bem com sistemas de vídeo de baixo desempenho, sem comprometer a sua funcionalidade. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-5 Figura 1.5 Placa de vídeo. Modem O modem é um dispositivo que permite que o computador transmita e receba dados de outros computadores, através de uma linha telefônica. Sua principal aplicação é o acesso à Internet. Existem tipos especiais de modems capazes de operar com outros meios de transmissão que não sejam linhas telefônicas. Por exemplo, os chamados cable modems transmitem e recebem dados pelos mesmos condutores utilizados pela TV a cabo. Figura 1.6 Modem. Drive de disquetes É uma unidade de armazenamento de dados que trabalha com disquetes comuns, cuja capacidade é de 1.44 MB. São considerados obsoletos para os padrões atuais, devido à sua baixa capacidade de armazenamento. A vantagem é que todos os PCs possuem drives de disquetes, portanto são uma boa forma para transportar dados, desde que ocupem menos que 1.44 MB. x-6 Hardware Total Em um futuro próximo, possivelmente os PCs deixarão de utilizar esses drives, e passarão a ser equipados com novos modelos de maior capacidade. Figura 1.7 Drive de disquetes. Drive de CD-ROM O drive de CD-ROM permite usar discos CD-ROM. É bastante barato, mas não permite gravar dados. Existem entretanto modelos (chamados drives de CD-RW) que permitem gravações. Praticamente todos os PCs atuais são equipados com um drive de CD-ROM. Figura 1.8 Drive de CD-ROM. Placa de som É uma placa responsável por captar e gerar sons. Todos os PCs atuais utilizam sons, portanto a placa de som é obrigatória. Existem muitas placas de CPU com “som onboard”, que dispensam o uso de uma placa de som. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-7 Figura 1.9 Placa de som. Placa de rede Esta placa permite que PCs próximos possam trocar dados entre si, através de um cabo apropriado. Ao serem conectados desta forma, dizemos que os PCs formam uma rede local (LAN, ou Local Area Network). Isto permite enviar mensagens entre os PCs, compartilhar dados e impressoras. Figura 1.10 Placa de rede. Monitor Contém a “tela” do computador. A maioria dos monitores utiliza a tecnologia TRC (tubo de raios catódicos), a mesma usada nos televisores. Existem também os monitores de cristal líquido (LCD) nos quais a tela se assemelha à de um computador portátil (notebook). x-8 Hardware Total Figura 1.11 Monitor. Gabinete É a caixa externa do computador. No gabinete são montados todos os dispositivos internos, como placa de CPU, placa de vídeo, placa de som, drive de disquetes, drive de CD-ROM, disco rígido, etc. Os gabinetes possuem ainda no seu interior a fonte de alimentação. É uma caixa metálica com circuitos que recebem a tensão da rede elétrica (110 ou 220 volts) e geram as tensões em corrente contínua necessárias ao funcionamento do computador. *** 35% *** Figura 1.12 Gabinete. Teclado Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-9 Possuem pouco mais de 100 teclas, entre letras, números, símbolos especiais e funções. Alguns possuem botões para controle de áudio, acesso à Internet e ainda botões para ligar o PC. São chamados de “teclado multimídia” ou “teclado para Internet”. Figura 1.13 Teclado. Mouse É usado para apontar e ativar comandos na tela. Usar seus botões é o que chamamos de “clicar”. Existem modelos simples, custando em torno de 10 reais, e modelos sofisticados, chegando a mais de 100 reais. Mesmo os modelos simples são suficientes para o uso normal do computador. Os modelos mais caros apresentam algumas comodidades, como por exemplo, ligação ao computador por raios infravermelhos, dispensando o uso de fios. Note que “mouse” é uma palavra da língua inglesa, que quer dizer “rato”, como sabemos. Mas o plural de mouse em inglês é mice. Na língua portuguesa, a palavra mouse foi incorporada, juntamente com o seu plural (mouses), para tristeza dos professores de inglês. *** 35% *** Figura 1.14 Mouse. x-10 Hardware Total Processadores Vamos agora detalhar mais alguns componentes importantes do computador. Começaremos pelos processadores. O processador é o componente eletrônico mais importante de um PC. São poucos os fabricantes, e também poucos os modelos disponíveis no mercado. Cada modelo é produzido com diversas opções de velocidade. Os fabricantes de processadores Os dois principais fabricantes de processadores são a Intel e a AMD. Cada um deles produz modelos básicos, para serem usados nos PCs mais simples e baratos, modelos de médio e de alto desempenho: Processadores Intel Modelo Celeron Pentium III Pentium 4 Itanium Aplicação Este é o processador mais simples fabricado recentemente pela Intel. Trata-se de uma versão simplificada do Pentium III. Principal processador da Intel, usado nos PCs de médio e alto desempenho. Este é um novo processador recentemente lançado, que deverá futuramente substituir o Pentium III. Ainda vai demorar um pouco para os usuários de médio porte tenham acesso a este processador. Ao ser lançado terá preços muito elevados, e será destinado a PCs super avançados. Processadores AMD Modelo K6-2 Athlon Duron Aplicação Entre 1998 e 2000 este processador foi muito utilizado nos PCs de baixo custo. Parou de ser fabricado no final do ano 2000. Este é o principal e mais veloz processador produzido pela AMD. O AMD Duron é o substituto do K6-2 para suprir o mercado de PCs simples. Podemos dizer que assim como o Celeron é uma versão simplificada do Pentium III, o Duron é uma versão simples do Athlon, o concorrente do Pentium III produzido pela AMD. Velocidade do processador A velocidade de um processador é medida em MHz (megahertz) ou em GHz (Gigahertz). Essas duas grandezas têm o seguinte significado: 1 MHz = 1 milhão de ciclos por segundo 1 GHz = 1000 MHz = 1 bilhão de ciclos por segundo Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-11 O ciclo é a unidade mínima de tempo usada nas operações internas do processador. É correto dizer que quanto maior é o número de MHz, maior será o número de operações realizadas por segundo, ou seja, mais veloz será o processador. Caches L1 e L2 A cache é uma pequena quantidade de memória super rápida que serve para acelerar o desempenho da memória RAM. Grandes lotes de dados são continuamente lidos da memória RAM e colocados na cache. O processador encontrará então na cache, os dados a serem processados e instruções a serem executadas. A cache L2 acelera diretamente o desempenho da RAM. A cache L1, por sua vez, acelera o desempenho da cache L2. A tabela que se segue mostra características das caches de alguns processadores. A unidade de medida usada é o kB (kilobyte), igual a 1024 bytes. Processador Pentium 4 Pentium III Celeron Athlon Duron K6-2 Tamanho L1 20 kB 32 kB 32 kB 128 kB 128 kB 64 kB Tamanho L2 256 kB 256 kB 128 kB 256 kB 64 kB 512kB / 1 MB Clock externo Todos os processadores operam com dois clocks diferentes: clock interno e clock externo. O clock interno está relacionado com o número de operações que o processador realiza por segundo. O clock externo está relacionado com o número de acessos externos realizados por segundo. Um processador com clock externo de 100 MHz é capaz de realizar 100 milhões de acessos à memória por segundo. Processador AMD K6-2 AMD Athlon AMD Duron Intel Celeron Intel Pentium III Intel Pentium 4 Clock externo 100 MHz 200 MHz, 266 MHz 200 MHz, 266 MHz 66 MHz, 100 MHz 100 ou 133 MHz 400 MHz Memória A quantidade de memória de um computador é um fator bastante importante. Sua quantidade é medida em bytes ou MB (mega bytes). A x-12 Hardware Total memória RAM é usada tanto para leituras quanto para escritas, e é também uma memória volátil, ou seja, seus dados são perdidos quando o computador é desligado. Podemos encontrar no mercado, módulos de memória com 32 MB, 64 MB, 128 MB e 256 MB. Existem módulos com menores capacidades, entretanto estão obsoletos, sendo bastante difíceis de encontrar. Da mesma forma, existem módulos com maiores capacidades, como por exemplo, 512 MB. Esses módulos são entretanto bastante raros e caros. As placas de CPU possuem conectores chamados “soquetes”, que servem para instalar memórias. Memória de vídeo Trata-se de uma área de memória na qual ficam armazenados os dados que são exibidos na tela do monitor. Quanto maior é a resolução gráfica e maior o número de cores, maior precisa ser a quantidade de memória de vídeo. Esta memória fica localizada na placa de vídeo, que é a responsável pela geração das imagens que vemos na tela. Em PCs baratos é comum encontrar o chamado “vídeo onboard com memória compartilhada”. Ao invés de terem uma placa de vídeo com memória própria, possuem um chip gráfico localizado na placa de CPU que usa uma parte da memória que seria do processador, como memória de vídeo. Por exemplo, em um PC com 64 MB, 8 MB podem estar sendo usados como memória de vídeo. Os programas ficam portanto com apenas 56 MB de memória. O grande problema é que a memória de vídeo compartilhada pode reduzir o desempenho do processador, já que a sua memória não ficará disponível 100% do tempo. Disco rígido Aqui está outro componente importantíssimo de um PC. Dizem por exemplo, “PC Pentium III com 256 MB de memória e disco rígido de 40 GB...”. Em inglês é chamado de hard disk, cuja abreviatura é HD. Portanto o termo “HD” é sinônimo de “disco rígido”. A capacidade é a primeira coisa que pensamos quando falamos em discos rígidos. Mais recentemente encontramos no mercado discos de 10 GB, 13 GB, 15 GB, 17 GB, 20 GB e assim por diante. Cada 1 GB (gigabyte) equivale a pouco mais de 1 bilhão de bytes. Taxa de transferência externa Vários fatores definem o desempenho do disco rígido. Um deles é a taxa de transferência externa. Representa a velocidade na qual os dados são Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-13 transferidos entre o disco rígido e a placa de CPU. Existem três padrões nos discos fabricados mais recentemente: Padrão ATA-33 ou Ultra DMA 33 ATA-66 ou Ultra DMA 66 ATA-100 ou Ultra DMA 100 Taxa máxima teórica 33 MB/s 66 MB/s 100 MB/s Placas de CPU Esta é a placa mais importante do computador. Para que um PC seja rápido e confiável, é preciso que use uma placa de CPU de alto desempenho e alta qualidade. Cuidado: existem no mercado brasileiro, muitas placas de CPU de péssima qualidade. Uma placa para cada processador As placas de CPU são bastante parecidas, mas existem diferenças. É preciso levar em conta que cada tipo de processador exige um tipo de placa. 1) Placas com Soquete 7 Essas placas são usadas para os processadores AMD K6-2, Pentium, Pentium MMX, Cyrix 6x86 e Cyrix M II. O K6-2 é o último processador produzido para este tipo de soquete. Com a sua saída de linha, no final do ano 2000, também saíram do mercado as placas de CPU para Soquete 7. *** 75% *** Figura 1.15 Processador AMD K6-2 e o seu Soquete. 2) Placas com Slot 1 São destinadas ao processador Pentium III na versão de cartucho, bem como o Pentium II e Celeron, todos na versão cartucho. 3) Placas com Soquete 370 x-14 Hardware Total Destinam-se às versões mais novas do Celeron e Pentium III. 4) Placas com Slot A Os primeiros processadores Athlon utilizavam um formato de cartucho parecido com o do Pentium III do ponto de vista mecânico, mas eletronicamente diferente. Não podemos portanto instalar processadores Athlon ou Duron e placas de CPU para Pentium III e Celeron, nem viceversa. 5) Placas com Soquete A Usada com processadores Duron e Athlon nas versões mais recentes. *** 100% *** Figura 1.16 Processadores Pentium III e Athlon, para Slot 1 e Slot A, respectivamente. *** 100% *** Figura 1.17 Processadores Pentium III e Duron, para Soquete 370 e Soquete A, respectivamente. 6) Placas com Soquete 423 e 428 Usadas para processadores Pentium 4. Slots para expansão São conectores que servem para encaixar outras placas (placas de expansão) sobre a placa de CPU. Os três principais tipos de slot são: PCI, AGP e ISA. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-15 Normalmente as placas de CPU possuem três ou quatro slots PCI. Algumas os possuem em maior número, outras em menor. O slot AGP é muito parecido com o PCI, mas opera com velocidade bem mais elevada. É usado para a instalação de uma placa de vídeo 3D padrão AGP, de alto desempenho. Finalmente, encontramos os slots ISA, que são os mais antigos. São obsoletos, mas por questões de compatibilidade foram mantidos nas placas de CPU, até pouco tempo. Figura 1.18 Slots ISA, PCI e AGP. Placas de CPU com “tudo onboard” O termo onboard significa na placa. Ao longo dos anos 90, várias interfaces que eram localizadas em placas de expansão foram aos poucos transferidas para a placa de CPU. Mais recentemente outras interfaces passaram a ser oferecidas na placa de CPU, como vídeo, som, modem e rede. Um PC produzido com este tipo de placa acaba sendo mais barato, já que não é preciso utilizar placas de expansão. Padrões AT e ATX Até a metade dos anos 90, todas as placas de CPU eram do “padrão AT”. A partir de então entraram no mercado as placas “padrão ATX”, mais comuns hoje em dia. x-16 Hardware Total *** 75% *** Figura 1.19 Placas de CPU AT e ATX. Além de várias diferenças técnicas, existem diferenças nas medidas. As placas padrão AT possuem em geral 21 cm de largura. As do padrão ATX são mais largas, como mostra a figura 19. Existem ainda as placas Micro ATX, que têm também 21 cm de largura, mas seus conectores e demais características são no estilo ATX. Ao comprar um computador, dê preferência aos que usam placa de CPU padrão ATX ou Micro ATX. Placas de vídeo e monitores As placas de vídeo são responsáveis pela geração de imagens, principalmente gráficas. Essas placas têm evoluído bastante ao longo dos anos, passando a ter maior resolução, elevado número de cores, e alto desempenho. Aceleração gráfica Tudo o que vemos na tela fica armazenado em uma área de memória localizada na placa de vídeo, chamada “memória de vídeo”. Nas placas de vídeo antigas, o processador da placa mãe era o responsável pela construção de todas as imagens, e o chip gráfico existente na placa de vídeo apenas transferia os dados da memória de vídeo para o monitor. Hoje os chips gráficos são também processadores gráficos. São processadores dedicados a executar em alta velocidade, os comandos relacionados com a manipulação de imagens. Memória de vídeo No início dos anos 90, encontrávamos placas com 256 kB, 512 kB e 1 MB de memória de vídeo. Em 1995 podíamos encontrar placas de vídeo com 1 MB, 2 MB ou 4 MB. No ano 2000, as sofisticadas placas de vídeo 3D apresentavam em sua maioria, 16 e 32 MB de memória de vídeo. Existem entretanto algumas com quantidades ainda maiores de memória de vídeo. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-17 Resolução e número de cores Essas são duas importantes características das placas de vídeo estão ligadas à qualidade da imagem. Explicando de forma simples, a resolução está ligada ao número de minúsculos pontos que formam as imagens, chamados pixels. Quanto maior é a resolução, maior é o nível de detalhamento que as imagens têm. Cada um desses pontos pode assumir um grande número de cores diferentes. Quanto maior for o número de cores permitido, maior será o realismo das imagens. Uma resolução de, por exemplo, 640x480 significa que a tela é formada por 480 linhas, cada uma delas formada por 640 pixels. O número de cores que um pixel pode ter depende do número de bits que a memória de vídeo reserva para cada pixel. A tabela abaixo mostra os principais modos gráficos e o número de cores possíveis em cada caso: Bits por pixel 4 bits 8 bits 16 bits 24 bits Número de cores 16 256 65.536 16.777.216 Nome do modo Hi-Color True Color Para exibição de desenhos, modos gráficos de 4 e 8 bits são adequados, apesar do modo de 4 bits ser bastante limitado, por gerar apenas 16 cores. Para a exibição de fotos, deve ser usado o modo de 16, ou preferencialmente, o de 24 bits. Modos 2D e 3D Uma placa de vídeo moderna pode operar em duas modalidades principais: 2D (bidimensional) e 3D (tridimensional). O modo 2D é usado para representar figuras, fotos e as tradicionais janelas do Windows. Nesta modalidade, a placa de vídeo trabalha apenas com coordenadas bidimensionais, X e Y. No modo 3D, a placa opera com três coordenadas: X, Y e Z. A placa leva em conta a profundidade de cada elemento. A memória de vídeo representa uma série de polígonos, sobre os quais são aplicadas texturas que dão realismo às imagens. Por exemplo, uma parede de tijolos nada mais é que um retângulo sobre o qual é aplicada a textura, formada por fotos de tijolos. Placas de vídeo PCI e AGP x-18 Hardware Total As placas de CPU modernas possuem slots PCI e AGP. O slot AGP (Advanced Graphics Port) é destinado a placas 3D de alto desempenho. Para quem deseja um computador com alto desempenho gráfico, é necessário ter uma placa de vídeo padrão AGP. Placas de vídeo com conector PCI em geral oferecem desempenho inferior. Figura 1.20 Placas de vídeo PCI e AGP. Note que o conector AGP é um pouco mais recuado. Tamanho da tela do monitor A tela de um monitor é medida em polegadas. É usada a medida da diagonal da tela. Uma polegada equivale a cerca de 2,54 centímetros. Portanto um monitor de 15 polegadas (15”), por exemplo, tem uma diagonal de cerca de 38 centímetros. Telas de grande tamanho oferecem maior conforto visual. Os monitores mais simples possuem telas de 14”e 15”. Monitores de 17” já estão se tornando baratos, e podem ser usados em PCs comuns. Modelos de 19” e 21” são mais caros, usados para aplicações profissionais de CAD, engenharia e design. Dot Pitch A “tela colorida” de um monitor é formada por um grande número de minúsculos pontos vermelhos, verdes e azuis, que formam praticamente todas as cores que vemos. Existem monitores nos quais esses pontos são circulares. Cada grupo de pontos é chamado de Tríade. Os fabricantes desses monitores chamam o tamanho dessas tríades de dot pitch. Os bons monitores modernos apresentam dot pitch entre 0,20 e 0,25 milímetros. Existem ainda monitores nos quais a tela é formada por minúsculas tiras de fósforo vermelho, verde e azul, ao invés de usar os pequenos círculos que forma as tríades. A medida desses pequenos grupos de 3 cores é chamada de grille pitch, e nos bons monitores deve estar entre 0,20 e 0,25 mm. Quanto menores são esses elementos, melhor será a qualidade da imagem. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-19 Figura 1.21 Os pontos de fósforo na tela de um monitor. Padrões AT e ATX Olhando pela parte frontal gabinetes AT e ATX, não conseguimos a princípio notar a diferença. A maior diferença visual está na parte traseira. No padrão ATX, encontramos um grupo de conectores alinhados: teclado, mouse, interfaces USB, interfaces seriais e paralelas. Nos gabinetes padrão AT, esses conectores possuem outra disposição. Podem ficar espalhados em conectores na parte traseira, ou localizados em extensões de placas. *** 75% *** Figura 1.22 Parte traseira de um gabinete AT e de um gabinete ATX. Fonte de alimentação A fonte de alimentação recebe tensão da rede elétrica, em corrente alternada, 110 ou 220 volts, e gera as tensões contínuas que o computador precisa para seus chips. Essas tensões contínuas são +3.3 volts, +5 volts, +12 volts, -5 volts e –12 volts. Outra característica das fontes de alimentação é a sua potência, medida em Watts. São comuns no mercado fontes de 200, 250, 300 e 350 watts. Quando um computador é muito equipado, com processador veloz, placa 3D de alto desempenho e diversas expansões, é recomendável usar uma fonte de maior potência, como 300 ou 350 watts. Nos PCs mais modestos, fontes de 200 ou 250 watts são suficientes. Em caso de dúvida você sempre poderá usar fontes de maior potência. x-20 Hardware Total Teclado e mouse A maioria dos PCs utiliza teclados do tipo US Internacional. Outros utilizam o teclado ABNT2 (Associação Brasileira de Normas Técnicas). Este teclado é baseado no US Internacional, mas tem algumas teclas em posições diferentes. Possui ainda uma tecla “Ç”, que não é encontrada no teclado internacional. Conectores DIN e PS/2 para teclados Os PCs antigos usavam em seus teclados, um conector DIN de 5 pinos. Ao longo dos anos 90, surgiram aos poucos placas de CPU e teclados com conectores padrão PS/2. Ambos os conectores são mostrados na figura 23. Figura 1.23 Conectores de teclado. Encontramos no mercado, placas de CPU padrão AT, com conector DIN para o teclado, e as placas de CPU padrão ATX, com conector de teclado padrão PS/2. Da mesma forma, encontramos teclados à venda com conectores DIN e com conectores PS/2. Quando o conector existente no teclado é diferente do existente na placa de CPU, temos que usar um adaptador. Conectores para mouse DB9 e PS/2 A figura 24 mostra os dois tipos de conectores usados para o mouse: o tradicional DB9 (porta serial COM1 ou COM2) e o conector PS/2, mais usado pelos modelos modernos. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-21 *** 35% *** Figura 1.24 Conexões para o mouse: PS2 – Conexão para mouse padrão PS/2 DB9 – Conexão para mouse serial (COM1) Conclusão Este primeiro contato com hardware foi bastante superficial. As informações estão muito abaixo do nível necessário para quem quer ser um especialista em hardware. Entretanto esta breve apresentação é didaticamente importante para que possamos desenvolver melhor os capítulos que se seguem. Todas essas informações serão apresentadas novamente em capítulos oportunos, com a profundidade adequada a um especialista em hardware. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Capítulo 2 Informática básica Este é um livro avançado, porém ao alcance dos leitores iniciantes, desde que estejam dispostos a aprender tudo desde o início. Por isso apresentamos conceitos básicos sobre PCs no capítulo 1, e vamos no presente capítulo apresentar outros ensinamentos que permitirão a você acompanhar os capítulos seguintes, que serão de nível mais especializado. Quem estuda em um curso superior de engenharia eletrônica, informática, análise de sistemas ou engenharia de computação (o nome varia de acordo com a universidade), ou um curso de ensino médio na área de hardware ou processamento de dados, sempre encontra pela frente a matéria chamada de “Organização de computadores”. Pode aparecer com outros nomes, como “Introdução à computação digital”, “Fundamentos de computação digital” ou similar. A matéria ensina desde o início os fundamentos de computação digital, explicando o que é computador, CPU, memória, programa, etc. Este será o objetivo deste capítulo. Organização de computadores A organização de computadores é uma matéria ministrada em todos os cursos de computação. Ensina uma série de princípios sobre o funcionamento interno dos computadores. Esses princípios são válidos para qualquer tipo de computador, não importa o tamanho, a marca, o modelo, ou se trata de um computador novo ou antigo. Conhecendo a organização de computadores, você entenderá melhor o seu funcionamento e o estudo deste livro terá um melhor aproveitamento. Normalmente os cursos de organização de computadores são genéricos, ou seja, apresentam informações que são válidas para qualquer tipo de computador. Mesmo assim, são apresentados exemplos ilustrando como as 2-2 Hardware Total técnicas de organização são usadas por alguns modelos de computadores famosos. Neste livro, os exemplos serão totalmente voltados para os computadores tipo “PC”. Os primeiros computadores eletrônicos Desde muitos e muitos anos atrás, já existiam máquinas capazes de efetuar cálculos. Essas máquinas eram tetra-tetra-tetra avós dos computadores modernos e eram chamadas de calculadoras. Eram na verdade réguas de calcular, também chamadas de ábacos. Eram muito usadas pelos árabes e chineses. No início do século 20 já eram comuns as calculadoras mecânicas e elétricas. As calculadoras elétricas eram baseadas em um pequeno dispositivo elétrico, chamado de relé. Os relés tinham aproximadamente o tamanho de uma caixa de fósforos, bem maiores que os relés modernos, como os mostrados na figura 1. Calculadoras daquela época eram muito grandes, pois para construí-las eram necessários centenas de relés. Figura 2.1 Relés. As calculadoras elétricas, construídas com relés, eram muito melhores que as mecânicas. Eram mais rápidas e mais difíceis de apresentar defeitos. As calculadoras mecânicas apresentavam muitos defeitos, da mesma forma como ocorre com qualquer máquina mecânica. As calculadoras a relé também apresentavam defeitos, mas eram muito mais raros. Ainda existem, em pleno século 21, elevadores antigos cujo controle é feito por relés. Resumindo, as calculadoras existentes até mais ou menos 1930 podiam ser de dois tipos: a) Mecânicas: Lentas, apresentavam muitos defeitos Capítulo 2 – Informática básica 2-3 b) Elétricas: Um pouco mais rápidas, e apresentavam defeitos, mas menos que as mecânicas. Já nos anos 30 existiam as válvulas eletrônicas, muito usadas em rádios. Um daqueles antigos rádios dos “tempos da vovó” possuíam mais ou menos uma dúzia de válvulas eletrônicas. As válvulas funcionavam como relés mais sofisticados. Eram muito mais rápidas que os relés, mas tinham o inconveniente de durarem pouco tempo. Após cerca de 1000 horas de uso, as válvulas “queimavam”, assim como ocorre com as lâmpadas. Era então necessário trocar a válvula queimada. Se um daqueles enormes “rádios da vovó” tinham uma dúzia de válvulas, imagine o tamanho que deveria ter um computador eletrônico, com milhares de válvulas. Figura 2.2 Válvula eletrônica. Podemos ver na figura 2 uma válvula eletrônica. Nos anos 30 e 40 foram construídos vários computadores, ainda experimentais, utilizando as válvulas. Esses computadores eram caríssimos e eram usados para aplicações militares, como por exemplo, cálculos da balística para lançamentos de projéteis. Esses computadores não eram tampouco fabricados em série. Cada modelo era normalmente um “filho único” da sua categoria. Eram na verdade grandes jeringonças eletrônicas. Alguns eram tão grandes que mediam do tamanho de um ginásio de esportes. Dentro da equipe de pessoas que trabalhavam com esses computadores, havia sempre um sujeito que carregava um carrinho cheio de válvulas. Passava o dia inteiro procurando e trocando válvulas queimadas. Para que uma válvula queimada não afetasse o resultado dos cálculos, esses computadores repetiam cada operação três vezes, por três circuitos diferentes, e “a maioria vencia”. Se uma válvula queimasse durante 2-4 Hardware Total uma operação, provavelmente apenas um dos três resultados estaria errado, mas os outros dois estariam corretos. Ao ter contato com os modernos computadores é muito engraçado saber como eram precárias as condições de funcionamento daqueles velhos computadores até o início dos anos 50. Ainda nessa época, os computadores eram chamados de “calculadoras”. Um dos famosos computadores da época era chamado de ENIAC (Electronic Numeric Integrator and Calculator). Figura 2.3 Uma parte do computador ENIAC (1939). Computadores transistorizados Uma grande melhoria em todos os aparelhos eletrônicos ocorreu após a invenção do transistor. Esses pequenos componentes serviam para substituir as válvulas, mas com muitas vantagens. Eram muito menores, consumiam menos corrente elétrica e duravam muitos anos. Tornou-se possível a construção de computadores de menor tamanho, mais rápidos, mais confiáveis e mais baratos. Já no final dos anos 50, todos os computadores eram construídos com transistores. Também passaram a serem fabricados em série. Cada computador não era mais um “filho único”, e sim, fazia parte de uma série de máquinas iguais. Esses computadores ainda custavam milhões de dólares, mas passaram a ser usados em aplicações não militares:   Aplicações comerciais em grandes empresas Controle de processos industriais A indústria de computadores começou a crescer, dando origem ao desenvolvimento dos grandes gigantes da informática mundial, como a IBM. Capítulo 2 – Informática básica 2-5 Figura 2.4 Transistores. Realmente os transistores causaram um grande impacto em todos os aparelhos eletrônicos, como rádios, TVs, vitrolas e tudo o mais que antes utilizava válvulas. Mas foi nos computadores que esses pequenos componentes tiveram a maior repercussão. Isso não é muito difícil de entender. Uma TV ou um rádio transistorizados não eram tão pequenos em comparação com os modelos a válvula. Mas no caso dos computadores, essa miniaturização era muito mais acentuada, já que os computadores a válvula eram verdadeiros gigantes. Computadores que ocupavam um salão inteiro, podiam ser construídos a transistor e ficavam do tamanho de uma estante. Computadores a válvula que ocupavam um prédio inteiro, podiam ser construídos com transistores, e passavam a ocupar apenas um andar. Assim foram os computadores até os anos 60. Circuitos integrados Ao mesmo tempo que os computadores transistorizados eram cada vez mais utilizados em todo o mundo, um outro grande avanço tecnológico ocorria: a corrida espacial. Americanos e soviéticos lançavam seus foguetes rumo ao espaço. A miniaturização de computadores era ainda mais importante, no caso de um computador a ser colocado a bordo de um foguete. Seria totalmente inviável levantar vôo carregando um enorme computador valvulado. Já para um computador transistorizado, isto era possível, mas se fosse conseguida uma miniaturização ainda maior, computadores mais poderosos ou então mais leves (ou ambas as coisas) poderiam ser embarcados nos foguetes. 2-6 Hardware Total Figura 2.5 Válvula, transistores e chip. A NASA (Agência Espacial Norte-Americana) gastou bilhões de dólares com seu programa espacial, contratou empresas fabricantes de transistores para que realizassem uma miniaturização ainda maior. Uma dessas empresas, até hoje uma líder mundial em microeletrônica, é a Texas Instruments. Foram então criados os primeiros circuitos integrados, também chamados de chips. Um circuito integrado é um pequeno componente eletrônico que possui em seu interior, centenas, ou até milhares de transistores. A figura 5 mostra a comparação de tamanhos entre uma válvula, um transistor e um chip dos mais rudimentares. Enquanto um transistor é equivalente a uma válvula e tem um tamanho muito menor, um chip dos mais simples tem aproximadamente o mesmo tamanho que um transistor comum, mas em seu interior existem, na verdade, centenas de transistores. Aqueles velhos chips dos anos 60 tinham em seu interior, dezenas ou centenas de transistores. Já os chips modernos, como os processadores usados nos microcomputadores, têm em seu interior algumas dezenas de milhões de transistores. Os chips podem ser divididos em várias categorias, dependendo da quantidade de transistores que existem em seu interior: SSI - Short Scale of Integration, ou Integração em Baixa Escala. Esses chips contém em seu interior apenas algumas dezenas de transistores. MSI - Medium Scale of Integration, ou Integração em Média Escala. Esses chips contém algumas centenas de transistores. Capítulo 2 – Informática básica 2-7 LSI - Large Scale of Integration, ou Integração em Alta Escala. Contém em seu interior, alguns milhares de transistores. VLSI - Very Large Scale of Integration, ou Integração em Escala Muito Alta. Esses chips contém da ordem de dezenas de milhares de transistores, ou mais. Nos computadores modernos, quase todos os chips usados são do tipo LSI ou VLSI. Os chips SSI e MSI são ainda usados em pequenas quantidades, normalmente para auxiliar os chips LSI e VLSI. Os primeiros microprocessadores Não confunda essas duas palavras: Microcomputador: É um computador pequeno, de tamanho tal que pode ser colocado sobre uma mesa. Quando surgiram os microcomputadores, existiam apenas os computadores de grande porte (que ocupavam salas inteiras) e os minicomputadores, que eram do tamanho de uma geladeira. Microprocessador: É um pequeno chip que cabe na palma da mão. Podemos dizer que esse chip é o “cérebro” do computador. É ele que executa os programas, faz os cálculos e toma as decisões, de acordo com as instruções armazenadas na memória. Podemos ver na figura 6 um microcomputador e na figura 7 um microprocessador. Figura 2.6 Microcomputador. 2-8 Hardware Total Figura 2.7 Microprocessador. Os microprocessadores formam uma parte importantíssima do computador, chamada de UCP (Unidade Central de Processamento), ou em inglês, CPU (Central Processing Unit). Antes da existência dos microprocessadores, as CPUs dos computadores eram formadas por um grande número de chips, distribuídos ao longo de uma ou diversas placas. Um microprocessador nada mais é que uma CPU inteira, dentro de um único CHIP. Podemos ver na figura 8, um microprocessador e uma placa de circuito. Um microprocessador contém todos os circuitos que antigamente eram formados por diversas placas. Figura 2.8 Microprocessador e placas de circuito. Ligando-se um microprocessador a alguns chips de memória e alguns outros chips auxiliares, tornou-se possível construir um computador inteiro em uma única placa de circuito. Esse computador, por ter um tamanho muito menor que os computadores da época (início dos anos 70), passou a ser conhecido como microcomputador. Esses primeiros microcomputadores eram bem diferentes dos atuais. Não tinham, por exemplo, teclado, nem vídeo, nem Capítulo 2 – Informática básica 2-9 impressora. Eram ligados a um aparelho chamado de TELETYPE (ou TELETIPO). O teletipo era uma máquina de escrever que continha uma leitora e uma perfuradora de fita de papel. Os programas não eram armazenados em discos, como nos dias atuais. Eram gravados em fitas de papel. Os pequenos furos da fita de papel representavam as instruções dos programas. Figura 2.9 Microcomputadores do início dos anos 80. Uma famosa empresa americana, a Intel, foi uma das primeiras a produzirem microprocessadores. Seu primeiro microprocessador era chamado de “4004”. O 4004 era um microprocessador ainda muito limitado. Era capaz de realizar operações com apenas 4 bits de cada vez. Se você ainda não sabe o que é um bit, não se preocupe, pois mais adiante neste capítulo explicaremos o que são bits e bytes. Para simplificar, um microprocessador de 4 bits só pode operar com números pequenos, de 0 a 15. Para usar números maiores, um microprocessador de 4 bits precisa dividir o número em várias partes e fazer as contas em várias etapas. Podemos exemplificar isto, fazendo uma analogia com o que acontece com o cérebro humano: Pergunta: Quanto é 37x21 ? Na escola nunca estudamos a tabuada de 37, e nem de 21. Para calcular 37x21 temos que fazer a conta: 37 1x7=7, 1x3=3 2-10 Hardware Total x 21 2x7=14, 2x3=6, 6+1=7 ----------37 7+0=7, 3+4=7, 7+0=7 +74 ----------777 Como nosso cérebro só sabe multiplicar números menores que 10, dividimos a operação em várias etapas, e encontramos assim o resultado 777. Esta multiplicação “complexa” precisou ser composta a partir de 4 multiplicações simples e 4 adições. Um microprocessador de 4 bits como o 4004 faz esse mesmo tipo de desmembramento para operar com números maiores. Depois do 4004, a Intel lançou o 8008, que era um microprocessador de 8 bits. Era muito mais rápido que o 4004, já que podia operar com números maiores. Com 8 bits, esse chip podia operar diretamente com números entre 0 e 255. O que o 4004 precisava de duas etapas para realizar, podia ser realizado em uma única etapa pelo 8008. Esses chips eram caríssimos. Custavam, na época do seu lançamento, mais de 1000 dólares! Depois do 8008, a INTEL lançou um novo microprocessador de 8 bits, chamado de 8080. Era mais rápido e mais barato que o 8008. O 8080 foi o primeiro microprocessador a ser usado em larga escala nos chamados “computadores pessoais”. Antes deles, os microcomputadores eram usados apenas em laboratórios científicos, em fábricas e em universidades. O 8080 popularizou o uso de microcomputadores por pequenas empresas e até para uso pessoal. Já no final dos anos 70 eram comuns os micros pessoais baseados no 8080 e em outros microprocessadores rivais: o MC6800 da Motorola, o 6502, usando em um antigo microcomputador chamado de APPLE, e o Z-80 fabricado pela ZILOG, usado em um antigo computador chamado TRS-80. Surgia então a indústria dos microcomputadores. Ao mesmo tempo, surgia a indústria do software para microcomputadores, que criava programas de vários tipos para serem usados nessas máquinas. Os microcomputadores dessa época já usavam teclado, vídeo e impressora. Seus dados e programas eram armazenados através de em gravadores de fita K-7 adaptados para trabalhar com microcomputadores. A Intel produziu ainda nos anos 70, um outro microprocessador para substituir o 8080. Chamava-se 8085. Todos esses microprocessadores (8080, 8085, Z-80, 6502, 6800 e outros) operavam com 8 bits. Capítulo 2 – Informática básica 2-11 *** 100% *** Figura 2.10 Microcomputador Schumec M101/85 (produzido no Brasil em 1981). Da esquerda para a direita: a) Unidade de armazenamento (gravador K7) b) Computador c) Terminal de vídeo/teclado Diretamente do túnel do tempo (1981), a figura 10 mostra um dos primeiros microcomputadores brasileiros, o Schumec M-101/85. Tinha um microprocessador Intel 8085 de 6 MHz, 16 KB de memória e um gravador de fita K-7 (Gradiente) para armazenamento de programas e dados. Seu monitor de vídeo era na verdade uma TV Philips adaptada, já que nesta época o Brasil não fabricava monitores. Em meados dos anos 90, os microprocessadores passaram a ser chamados simplesmente de processadores. Você certamente está acostumado a ouvir termos como “processador Pentium III”, “processador Athlon”, “processador K6-2”, e assim por diante. Realmente a palavra “processador” é mais simples que “microprocessador”, e do ponto de vista de marketing, valoriza o componente. Neste livro, a partir deste ponto, também adoraremos o termo “processador”. Os microcomputadores modernos Assim como os microprocessadores passaram a ser chamados simplesmente de “processadores”, os microcomputadores são mais conhecidos pelos termos “micro”, “computador” ou simplesmente “PC”. Até o final dos anos 70, os microcomputadores existentes operavam com 8 bits. Nessa época, a Intel lançou os primeiros processadores de 16 bits: o 8086 e o 8088. Um processador de 16 bits é capaz de operar com números maiores e de forma mais rápida que os modelos de 8 bits. Os dois microcomputadores que dominavam o mercado eram o Apple e o TRS-80. Utilizavam, respectivamente, os processadores 6502 e Z-80, ambos de 8 bits. Nessa ocasião, a IBM, maior fabricante de computadores em todo o mundo, ainda não fabricava microcomputadores. Seus produtos eram os computadores de grande porte usados nos grandes centros de processamento de dados, e custavam alguns milhões de dólares. A IBM decidiu então entrar no mercado de computadores pessoais. Escolheu então o processador 8088 para usar em seu microcomputador, chamado de IBM Personal Computer, 2-12 Hardware Total ou simplesmente, IBM PC. Era o primeiro microcomputador de 16 bits a ser produzido em grande escala, e passou logo a dominar o mercado. Até os dias atuais, os modernos microcomputadores são compatíveis com o IBM PC original, lançado em 1981. O IBM PC tinha as seguintes características:      Processador 8088, operando a 4.77 MHz Monitor de vídeo monocromático 2 drives de disquetes de 320 kB 16 kB de memória, possibilitando expansão até 64 kB Conexão para gravador K-7 Pouco tempo depois, a IBM realizou melhorias no projeto deste microcomputador e lançou o IBM PC-XT. A sigla “XT” significa Extended Technology (Tecnologia estendida). As características dos primeiros modelos do IBM PC-XT eram as seguintes:      Processador 8088, operando a 4.77 MHz Monitor de vídeo monocromático ou colorido 2 drives de disquetes de 360 kB 64 kB de memória, possibilitando expansão até 256 kB Disco rígido de 10 MB A grande vantagem do IBM PC-XT (ou simplesmente XT) em relação ao IBM PC era a possibilidade de operar com um disco rígido de 10 MB, uma altíssima capacidade para aquela época. O XT foi apenas o primeiro modelo de microcomputador a representar uma evolução do velho IBM PC. Ano após ano, até os dias atuais, são lançados novos modelos de microcomputadores, cada vez mais rápidos e com mais recursos. Considere por exemplo, um computador de 2001, com configuração modesta, em comparação com o IBM PC-XT: IBM PC-XT Microcomputador moderno Processador 8088 a 4.77 MHz Processador Pentium III de 1000 MHz, cerca de 5000 vezes mais rápido que o 8088 do XT. Disco rígido de 30 GB (30.000 MB). 128 MB de memória Memória expansível até 1,5 GB Vídeo de alta resolução, com 16,8 milhões de cores Disco rígido de 10 MB 64 kB de memória Memória expansível até 256 kB Vídeo de baixa resolução, com 4 cores Capítulo 2 – Informática básica Preço 5.000 dólares 2-13 Preço: 1.500 dólares Todos esses computadores são chamados de “PC compatíveis”. Mesmo esses modelos mais modernos, que são milhares de vezes mais velozes que o IBM PC original, ainda são chamados de “PCs”. Há muitos anos que a IBM já não é mais a única empresa a fabricar PCs. Atualmente existem diversas outras grandes empresas que produzem seus próprios PCs, mas todos eles são compatíveis com o IBM PC. No mundo inteiro existem centenas de milhões de microcomputadores tipo “PC”. Ao longo dos anos, as melhorias sofridas pelos PCs foram as seguintes: Preço: Com o aumento da produção e o uso de chips VLSI, foi possível reduzir drasticamente o preço dos equipamentos. Processador: A cada ano são lançados novos processadores, cada vez mais velozes. Por exemplo, o processador 80286 foi utilizado em outro modelo da IBM chamado de IBM PC-AT. A sigla “AT” significa Advanced Technology (Tecnologia Avançada). O IBM PC-AT operava com 8 MHz, mas ao longo dos anos foram lançados novos modelos com velocidades mais altas. 8088-2 8088-1 80286-8 80286-10 80286-12 80286-16 80286-20 80286-25 8 MHz 10 MHz 8 MHz 10 MHz 12 MHz 16 MHz 20 MHz 25 MHz 60% mais rápido que o 8088 2 vezes mais rápido que o 8088 6 vezes mais rápido que o 8088 7,5 vezes mais rápido que o 8088 9 vezes mais rápido que o 8088 12 vezes mais rápido que o 8088 15 vezes mais rápido que o 8088 18 vezes mais rápido que o 8088 Assim como o 80286, outros processadores mais velozes foram lançados. Alguns dos processadores lançados entre 1985 e 1995 foram: 80386-16 80386DX-40 80486DX-25 80486DX4-100 Pentium-60 Pentium-100 16 MHz 40 MHz 25 MHz 100 MHz 60 MHz 100 MHz 17 vezes mais rápido que o 8088 43 vezes mais rápido que o 8088 54 vezes mais rápido que o 8088 200 vezes mais rápido que o 8088 240 vezes mais rápido que o 8088 400 vezes mais rápido que o 8088 Os programas que eram executados nos antigos PCs XT não são mais usados, por isso não faz mais sentido comparar PCs modernos com o IBM 2-14 Hardware Total XT. Por exemplo, os antigos processadores de texto simplesmente recebiam os caracteres do teclado e os colocavam na tela e na memória, depois gravavam tudo em um arquivo. Os processadores de texto modernos fazem muito mais que isso. Por exemplo, exibem o texto usando caracteres de diversos estilos e tamanhos, fazem correção gramatical automática, de forma simultânea com a digitação, podem incluir gráficos e fotos, além de vários outros recursos avançados. Não adianta portanto dizer que, por exemplo, um processador Athlon de 1000 MHz é cerca de 8.000 vezes mais veloz que um XT. Ninguém conseguirá usar um programa moderno em um XT, e não faz sentido usar em um PC modernos, programas que eram usados no XT. *** 35% *** Figura 2.11 Processador Athlon. Além de processadores mais velozes, outros componentes dos PCs sofreram uma grande evolução: Disco rígido: Os XTs usavam discos rígidos com 10 MB, mas atualmente existem discos com capacidades milhares de vezes maiores. Em 1991, a maioria dos PCs usava discos com 40, 60 ou 80 MB. Já em 1993, os discos de 120 e 200 MB eram mais comuns. Em 1994 encontramos com maior freqüência os discos de 260, e 340 MB. A seguir surgiram discos com capacidades superiores a 1000 MB (1 GB). Atualmente o GB (gigabyte) é usado para medir a capacidade dos discos rígidos. Em 2001, os PCs mais modestos usavam discos de 10 GB, capacidade 1000 vezes maior que a dos discos rígidos dos primeiros XTs. Capítulo 2 – Informática básica 2-15 Figura 2.12 Um disco rígido. Memória: Os primeiros PCs usavam 16 kB de memória. Os programas da época eram suficientemente pequenos para funcionar bem com esta pequena quantidade de memória. Mas logo surgiram programas mais sofisticados, que necessitavam de mais memória. Passaram a ser então, mais comuns, os PCs com 64 kB de memória. De início, 64 kB era uma quantidade de memória bem generosa, mas logo surgiram programas mais sofisticados, que necessitavam de mais memória. E assim a coisa prosseguiu. Cada vez eram lançados PCs com mais memória, e logo a seguir, programas mais sofisticados, que necessitavam de mais memória. Em 1985, 512 kB era uma quantidade de memória bem confortável. Já em 1990, 1 MB era a memória encontrada na maioria dos micros. Em 1993, o padrão passou a ser 4 MB. Em 1994 tornou-se cada vez mais comuns os micros com 8 MB. Em 1995 e 1996 a maioria dos PCs tinha 16 MB. Ao final do ano 2000, os PCs mais simples tinham 32 MB de memória, e já em 2001, 64 MB era o mínimo encontrado nos PCs de menor custo, enquanto os PCs bem configurados tinham 128 MB ou 256 MB. Sempre teremos PCs com quantidades cada vez maiores de memória, assim como programas cada vez mais sofisticados que farão uso dessa memória. Figura 2.13 Um módulo de memória. 2-16 Hardware Total Todos os PCs atuais, equipados com os processadores de última geração, são na verdade sucessores do IBM PC-AT, que é por sua vez, sucessor do IBM PC. É muito comum escutar alguém dizendo, por exemplo: “Possuo um Pentium III/800”. Na verdade, a forma mais correta e completa de dizer, seria a seguinte: “Possuo um PC compatível com o IBM PC-AT, equipado com um processador Pentium III de 800 MHz”. Por questões práticas, é mais comum chamar um PC como este de simplesmente “Pentium III/800”, mas lembre-se que este é o nome correto do processador, e não do PC. CPU, Entrada e Saída Estamos falando sobre organização de computadores, mas até agora não entramos diretamente neste assunto. Vimos uma evolução da história dos computadores, para entender como tiveram origem os PCs modernos. Agora que sabemos como os PCs surgiram poderemos falar em organização de computadores de forma mais específica. Todos os computadores possuem uma parte muito importante, chamada de unidade central de processamento (UCP). Em inglês, usamos a sigla CPU, que é abreviatura de central processing unit. Nos computadores de grande porte, a CPU é formada por uma ou várias placas. Cada uma dessas placas contém vários chips. Nos microcomputadores a CPU nada mais é que o próprio processador. É também comum chamar a placa que contém o processador de placa de CPU ou placa mãe. Não quer dizer que a CPU seja a placa inteira. A placa de CPU é a placa que contém a CPU, ou seja, que contém o processador. Capítulo 2 – Informática básica 2-17 Figura 2.14 Placa de CPU. Note que “CPU” não é a mesma coisa que “processador”, já que em computadores de maior porte (os supercomputadores, por exemplo), a CPU é formada por uma ou mais placas, com vários chips. Entretanto nos PCs é correto dizer que o processador é a CPU do computador, e que a placa de CPU de um microcomputador é a placa onde está localizado o processador. *** 35% *** Figura 2.15 Processador. Não importa de que tipo de CPU estamos falando, seja um microprocessador, ou uma das várias placas que formam a CPU de um computador de grande porte, podemos dizer que a CPU realiza as seguintes tarefas: a) Busca e executa as instruções existentes na memória. Os programas e os dados que ficam gravados no disco (seja ele um disco rígido, disquetes ou outro meio de armazenamento), são transferidos para a 2-18 Hardware Total memória. Uma vez estando na memória, a CPU (no nosso caso, o processador) pode executar os programas e processar os dados. b) Comanda todos os outros chips do computador. A CPU é auxiliada por vários circuitos que desempenham diversas funções. Por exemplo, quando você pressiona uma tecla, faz com que o teclado transmita o código da tecla pressionada. Este código é recebido por um circuito chamado de interface de teclado. Ao receber o código de uma tecla, a interface de teclado avisa a CPU que existe um caracter recebido. Por outro lado, quando a CPU precisa enviar uma mensagem para o usuário, precisa que a mensagem seja colocada na tela. Isto é feito com auxílio de um circuito chamado de interface de vídeo. A CPU envia para a interface de vídeo, a mensagem, seja ela em forma de texto ou figura. A interface de vídeo coloca então a mensagem na tela. Quando a CPU executa instruções e processa dados, dizemos que está processando. A CPU passa, na verdade, o tempo todo executando instruções e processando dados. Quando um circuito recebe um dado e o transmite para a CPU, como no caso do teclado, dizemos que trata-se de uma operação de entrada de dados (Input). Quando um circuito transmite um dado, como no caso do vídeo, ou da impressora, dizemos que trata-se de uma operação de saída de dados (Output). Podemos dizer que o computador é uma máquina que passa o tempo todo realizando três operações: Entrada / Processamento / Saída A entrada de dados é realizada por diversos dispositivos coordenados pela CPU. Entre eles podemos citar o teclado e o mouse. O processamento é realizado pela própria CPU. Lembre-se que CPU significa Unidade Central de Processamento. A saída de dados é realizada por vários dispositivos, sob a coordenação da CPU. Entre eles podemos citar o vídeo e a impressora. Vejamos então um pequeno resumo dos conceitos apresentados aqui: CPU - É a Unidade Central de Processamento. Em computadores de grande porte, a CPU é formada por uma ou mais placas. Nos microcomputadores, a CPU é o processador. Placa de CPU - Todo microcomputador possui uma placa principal, chamada de placa de CPU. Esta placa contém o processador, a memória e outros circuitos importantes. Capítulo 2 – Informática básica 2-19 Processamento - É a principal função da CPU. Além de realizar o processamento dos dados. A CPU também comanda as operações de entrada e saída, que são realizadas por circuitos auxiliares chamados de interfaces. Bits e Bytes Um velho ditado popular afirma que “para o bom entendedor, meia palavra basta”. Se isso é verdade, vamos tentar explicar com meias palavras o que é bit, byte, kB, MB e GB. BIT - Número que pode representar apenas dois valores: 0 e 1. BYTE - Grupo de 8 bits. Pode representar valores numéricos entre 0 e 255. Pode também ser usado para representar caracteres. Em geral cada caracter ocupa um byte. kB (KILOBYTE) - Um grupo de aproximadamente 1.000 bytes. MB (MEGABYTE) - Um grupo de aproximadamente 1.000.000 bytes. GB (GIGABYTE) - Um grupo de aproximadamente 1.000.000.000 bytes. A explicação em meias palavras está muito deficiente, mas é melhor saber “mais ou menos” que não saber nada. Vamos agora apresentar uma explicação decente do que são essas coisas. Estamos acostumados a utilizar o sistema decimal de numeração. Esse sistema usa 10 algarismos para formar todos os números: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, e 9. O sistema de numeração decimal usa exatamente 10 algarismos, devido ao fato dos seres humanos terem 10 dedos. Historicamente o número 10 foi escolhido, pois os números eram usados na vida cotidiana para contar. Contar carneiros, bois, pães, pessoas, etc. Nada mais natural que contar com os dedos. Pergunte a uma criança de 3 anos, quantos anos ela tem, e você verá que ela responderá mostrando 3 dedos da mão. Imagine um número qualquer de 3 algarismos, como por exemplo, 732. Dizemos que esse número tem 3 dígitos decimais. O primeiro dígito, o das centenas, é o 7. O segundo dígito, o das dezenas, é o 3, e o terceiro dígito, o das unidades, é o 2. Existem muitos outros números de 3 dígitos. O menor deles é 100 e o maior deles é 999. 2-20 Hardware Total Os computadores podem receber valores decimais, através do teclado, e escrever valores decimais, através do vídeo, por exemplo. Mas internamente, ou seja, no interior da CPU e da memória, os valores são armazenados em um outro sistema, mas adequado aos circuitos do computador. Trata-se do sistema binário. Enquanto no sistema decimal cada dígito pode assumir 10 valores (0, 1, 2, 3, ..., 9), no sistema binário cada dígito pode assumir apenas 2 valores: 0 e 1. Para nós é complicado raciocinar com números binários, mas para os circuitos do computador, esta é a forma mais simples. Por exemplo, o número 13, que no sistema decimal é representado apenas com dois dígitos (1 e 3), no sistema binário é representado com 4 dígitos, na forma: 1011. Muitos cursos de organização de computadores ou introdução à informática, ensinam neste ponto como transformar números do sistema decimal para o sistema binário, e vice-versa. Muitos principiantes ficam até assustados com tantas contas. A dificuldade de muitas pessoas com matemática, acaba fazendo essas pessoas terem medo da informática. Para sua felicidade, não será feito nada disso aqui. Nosso objetivo no momento é explicar o que é um BIT. Apresentaremos entretanto no final deste capítulo, as clássicas conversões entre os sistemas de numeração decimal e binário. BIT nada mais é que a abreviatura de BInary digiT, ou seja, dígito binário. Talvez os nossos conhecidos algarismos do sistema decimal devessem ser chamados de “DET” (DEcimal digiT). Poderíamos dizer nesse caso que os “DETS” existentes são 0, 1, 2, 3, ... 9. Não existe o termo “DET” que estamos apresentando aqui, apenas para fazer uma analogia. Dessa forma você pode entender melhor que os BITS podem assumir dois valores: 0 e 1. Dentro do computador, todos os dados que estão sendo armazenados ou processados são representados na forma de BITS. Como um BIT é muito pouco, já que pode representar apenas dois valores, os computadores trabalham com agrupamentos de bits. Por exemplo, os processadores antigos, como o 8080, podiam operar com 8 bits de cada vez. Os PCs que usavam os processadores 8088 e 80286 trabalham com 16 bits (apesar de aceitarem também instruções e dados de 8 bits). Os processadores 80386, 80486, Pentium e superiores, operam com 32 bits, apesar de também aceitarem dados de 8 e 16 bits, e de terem algumas instruções especiais para dados de 64 e 80 bits. Sempre que um processador, uma memória ou outro chip qualquer precisar receber ou transmitir dados, esses dados são transferidos na forma de BITS. Entretanto, para que a transferência seja mais rápida, esses bits não são Capítulo 2 – Informática básica 2-21 transferidos um de cada vez, e sim, vários de uma só vez. Com um único fio só é possível transmitir um bit de cada vez. Com 8 fios é possível transmitir 8 bits de cada vez, o que é muito mais rápido. Nos PCs, os bits são transmitidos em grupos de 4, 8, 16, 32 ou 64 bits simultâneos.      Um grupo de Um grupo de Um grupo de Um grupo de Um grupo de 4 bits é chamado de NIBBLE 8 bits é chamado de BYTE 16 bits é chamado de WORD 32 bits é chamado de DOUBLE WORD (DWORD) 64 bits é chamado de QUAD WORD (QWORD) Você não precisa decorar todas essas palavras. Basta saber que um BYTE (lê-se “báite”) é um grupo formado por 8 bits. Esses 8 bits caminham sempre juntos, como se fossem pássaros de um mesmo bando. Toda vez que um bit é transferido de um lugar para outro, os 8 bits seguem o mesmo caminho, cada um por um “fio” diferente. Os bytes podem ser usados para representar números, caracteres, figuras, ou qualquer outro tipo de dado armazenado ou processado em um computador. Para representar caracteres, por exemplo, basta estabelecer um código que indique um número associado a cada caracter. Um código muito utilizado é o ASCII, no qual temos por exemplo: 01000001 01000010 01001010 00100011 01010100 -A -B -L -# -T Ninguém precisa decorar esses números. Na verdade, alguns “micreiros” (pessoa que gosta de conhecer a fundo o funcionamento interno dos microcomputadores) acabam, de forma imperceptível, decorando esses valores. Mas não é necessário decorar esses números para saber usar o computador. É importante que você saiba que, por exemplo, quando você pressiona a tecla “T”, o teclado transmitirá para o computador um código numérico que representa esta letra. Não é importante saber qual é o código, mas é importante saber que é formado por 8 bits, e que ficarão armazenados na memória do computador, ocupando exatamente 1 byte. 2-22 Hardware Total Vamos agora fazer um teste, para ver se você entendeu. A seguir estão duas piadas. Se você não entender as pidadas, significa que não entendeu nada sobre BITS e BYTES. Piada 1: O sujeito chegou na banca de revistas e pediu ao jornaleiro: - Por favor, eu quero comprar uma revista “BYTE”. O jornaleiro não tinha mais nenhum exemplar da revista “BYTE”, e falou: - A revista “BYTE” acabou. Agora só tem a revista “BIT”. O sujeito falou então (de brincadeira): - Então vou levar oito revistas “BIT”. Piada 2: Ao terminar um curso de organização de computadores, o aluno perguntou: - Professor, eu gostei muito do curso, entendi tudo, mas só ficou uma dúvida. Afinal de contas, qual é a pronúncia correta; “BIT” ou “BYTE” ? Não precisa rir das piadas, basta entender. Vejamos agora o que é kB, MB e GB. Dissemos anteriormente que 1 kB é aproximadamente 1000 bytes. Na verdade, 1 kB são 1024 bytes. Este número foi escolhido porque sua representação binária é muito mais simples que a representação do número 1000: 1000 = 01111101000 em binário 1024 = 10000000000 em binário Por razões de simplificação de hardware, o número 1024 foi o escolhido para representar o “k” da computação. Na vida cotidiana e na física, o “k” vale 1000: 1 km = 1000 metros 1 kg = 1000 gramas 1 kV = 1000 volts Entretanto, na informática, o multiplicador “k” (lê-se “quilo” ou “ká”) vale 1024. Da mesma forma, o multiplicador “M” (lê-se “mega”), que normalmente vale 1.000.000, na computação vale: 1 M = 1024 k = 1024x1024 = 1.048.576 Capítulo 2 – Informática básica 2-23 Portanto, 1 MB (lê-se “um megabyte”) são exatamente 1.048.576 bytes. Mas para efeitos práticos, podemos dizer que 1 MB é aproximadamente 1 milhão de bytes. O multiplicador “G” (lê-se “giga”), que normalmente vale 1 bilhão, na computação vale: 1 G = 1024 M = 1024x1024x1024 = 1.073.741.824 Portanto, 1 GB (lê-se “um gigabyte”) são exatamente 1.073.741.824 bytes, mas para efeitos práticos podemos dizer que 1 GB é aproximadamente 1 bilhão de bytes. Memória principal A CPU é a parte mais importante de um computador. Essa importância é tão grande que é comum ouvir pessoas chamando seus computadores pelo nome do processador: “... possuo um Pentium III...”. Podemos dizer que depois da CPU, a parte mais importante de um computador é a memória. Tanto é assim que ouvimos muitos usuários de micros falarem: “... possuo um Pentium III com 128 MB de memória...”. A memória principal é aquela que é acessada diretamente pelo processador. É formada por diversos tipos de chips. Podemos ver na figura 16 alguns tipos de chips de memória, usados para formar a memória principal de PCs. Figura 2.16 Exemplos de chips e módulos de memória. Além da memória principal, que é diretamente acessada pela CPU, existe também a memória secundária, que será estudada na próxima sessão. A memória secundária não é acessada diretamente pela CPU. Seu acesso é 2-24 Hardware Total feito através de interfaces ou controladoras especiais. Podemos citar como exemplo de memória secundária, o disco rígido. A memória secundária não é formada por chips, e sim, por dispositivos que utilizam outras tecnologias de armazenamento. O disco rígido, assim como os disquetes e as unidades de fita, usam a tecnologia magnética para armazenar dados. Os discos CDROM usam tecnologia ótica. Figura 2.17 Módulos de memória instalados em uma placa de CPU. RAM Figura 2.18 Memórias de uma placa de vídeo. No caso dos microcomputadores, quase toda a memória principal fica localizada na placa de CPU. Entretanto, ROMalgumas outras placas, chamadas de placas de expansão, também podem conter mais memória. É o caso da placa de vídeo. Os chips de memória podem ser divididos em duas categorias: RAM - São chips de memória que podem ser lidos e gravados pela CPU a qualquer instante. A CPU usa a RAM para armazenar e executar programas vindos do disco, para ler e escrever os dados que estão sendo processados. Uma outra característica da RAM, é que se trata de uma memória volátil. Isso significa que quando o computador é desligado, todos os seus dados são Capítulo 2 – Informática básica 2-25 apagados. Por essa razão, é necessário que os programas e dados fiquem gravados no disco, que é uma memória permanente. ROM - É a abreviatura de read only memory, ou seja, “memória para leitura apenas”. São chips de memória que podem ser lidos pela CPU a qualquer instante, mas não podem ser gravados. Sua gravação é feita apenas pelo fabricante do computador, ou pelo fabricante de memórias. A outra característica importante de ROM é que trata-se de uma memória permanente. Seu conteúdo nunca é perdido, mesmo com o computador desligado. Nos microcomputadores, existe um programa muito importante chamado de BIOS (Basic Input-Output System - Sistema Básico de Entrada e Saída). O BIOS tem várias funções, entre as quais, a de realizar a “partida” do computador. Quando ligamos o computador, o BIOS realiza a contagem de memória, faz uma rápida checagem do funcionamento do computador e realiza a carga do Sistema Operacional que deve estar armazenado no disco. O BIOS está gravado em uma memória ROM localizada na placa de CPU. Existem tipos de ROM que podem ser gravados através de programas especiais. Por exemplo as do tipo Flash ROM. Também ficam disponíveis apenas para leitura, mas utilizando um programa especial fornecido pelo fabricante da placa de CPU, o BIOS pode ser regravado. Como já mostramos, a placa de CPU contém quase toda a memória de um PC, mas outras placas também podem conter memórias, do tipo RAM e do tipo ROM. Por exemplo, as placas de vídeo contém uma ROM com o seu próprio BIOS, e contém uma RAM chamada de memória de vídeo, que armazena os caracteres e gráficos que são mostrados na tela. Memória secundária A memória secundária também é chamada de memória de massa. É uma memória do tipo permanente (não se apaga quando o computador está desligado), que tem uma alta capacidade de armazenamento, e um custo muito mais baixo que o da memória principal. Considere por exemplo, um computador com 64 MB de RAM (que faz parte da memória principal) e um disco rígido de 40 GB (que faz parte da memória secundária). Os 40 GB do disco rígido servem para armazenar diversos programas e diversos dados. Os 64 MB de RAM servem para manter apenas os programas e os dados que estão sendo processados em um dado instante. Podemos também mostrar como o custo da memória secundária é muito mais baixo que o da memória principal. Enquanto 64 MB de RAM custam cerca de $30 (preços de 2001), um disco rígido de 40 GB custa cerca de $200. Dividindo o preço pela capacidade, constatamos que 1 MB de RAM custam cerca de 50 centavos de dólar, enquanto 1 MB de espaço no disco rígido custam menos de 1 centavo 2-26 Hardware Total de dólar. A tabela abaixo mostra os preços, as capacidades e o custo de armazenamento por cada MB armazenado (preços relativos a 2001). Observe como o custo do armazenamento da memória secundária é muito mais baixo. Dispositivo Tipo RAM Disquete Zip Disk CD-RW Disco rígido CD-R CD-ROM Fita Principal Secundária Secundária Secundária Secundária Secundária Secundária Secundária Capacidade de referênica 128 MB 1.44 MB 100 MB 600 MB 40 GB 600 MB 600 MB 12 GB Custo total $ 60 $ 0,50 $ 10 $5 $ 200 $2 $1 $ 10 Custo por MB aproximado $ 0,50 $ 0,35 * $ 0,10 * $ 0,008 * $ 0,005 $ 0,004 * $ 0,002 * $ 0,001 * De acordo com a tabela, a memória RAM é o tipo mais caro, custando cerca de 50 centavos por MB (preços de 2001). Outro custo por MB elevado é o do disquete, que apesar de barato, tem capacidade muito baixa, apenas 1.44 MB. O próximo na escala de valores é o ZIP Disk, com custo de cerca de 10 centavos por MB armazenado. O disco rígido tem custo por MB ainda mais baixo, abaixo de 1 centavo de dólar. Os demais meios citados têm custo por MB inferior a 1 centavo. O CD-RW é uma espécie de disco, similar ao CDROM, mas pode ser gravado e apagado sucessivas vezes. O CD-R é um CD que também pode ser gravado, porém uma única vez. O CD-ROM tem custo por MB ainda menor, mas para que fique barato precisa ser produzido em série, em milhares de cópias iguais. Para volumes de dados muito grandes, as unidades de fita são a melhor opção, com custo da ordem de 1 décimo de centavo. O custo por MB indicado na tabela acima não é o único valor a ser considerado. No caso do disquete, deve ser também levado em conta o custo do drive, que é de cerca de $15. Mas um único drive pode ser usado com diversos disquetes. No caso do CD-ROM, deve ser levado em conta o custo do drive de CD-ROM, que é de cerca de $ 50. No caso da fita magnética, usamos como base uma unidade DAT de 12 GB, que custa cerca de $500. O ZIP Disk requer um ZIP Drive, que custa cerca de $100, e o uso de CDs graváveis (CD-R) requer um gravador, que custa cerca de $200. Capítulo 2 – Informática básica 2-27 Figura 2.19 Dispositivos de armazenamento secundário. A memória secundária é muito mais barata, de maior capacidade, e ainda é permanente, ou seja, não apaga os dados quando o computador é desligado. Por que então esse tipo de memória não é usado no lugar da memória principal? O problema é que infelizmente, os dispositivos de armazenamento secundário são extremamente lentos, se comparados com a RAM. São lentos demais para serem acoplados diretamente ao processador. Além disso, não permitem acessos a seus bytes individuais, como um processador precisa realizar. Os meios de armazenamento secundário só permitem o acesso a blocos de dados. Em um disquete ou em um disco rígido, por exemplo, as leituras são feitas em unidades mínimas chamadas de setores. Cada setor tem 512 bytes. Para ter acesso a um único byte, é preciso ler o setor inteiro. Isso faz com que seu acoplamento direto à CPU seja inviável. As memórias RAM e ROM são milhares de vezes mais rápidas e permitem que sejam feitos acessos a qualquer um de seus bytes, de forma individual. Por isso são usadas para formar a memória principal. A tabela abaixo mostra o tempo que o processador precisa para ter acesso a um byte qualquer, em cada um dos tipos de memória. Os valores mostrados são aproximados, mas são suficientes para mostrar como as memórias ROM e RAM são muito mais rápidas. RAM ROM Disco rígido Disquete CD-ROM Fita 0,000.000.010 s 0,000.000.200 s 0,010 s 0,100 s 0,200 s 60 s 2-28 Hardware Total Os meios de armazenamento secundário são mais lentos porque envolvem movimento de suas partes mecânicas. O disco rígido, o drive de disquete e o drive de CD-ROM, citados na tabela acima, precisam mover as cabeças de leitura até o ponto onde será feita a leitura. A unidade de fita precisa girar a fita até o ponto a ser acessado. As memórias ROM e RAM não precisam desses movimentos, pois seu acesso é inteiramente eletrônico. Por isso são usadas como memória principal. Dispositivos de entrada e saída Já vimos que um computador passa o tempo todo realizando três tarefas: a) Entrada Feita por chips e dispositivos especializados em leitura de dados, sob a coordenação da CPU. b) Processamento Feito pela CPU c) Saída Feita por chips e dispositivos especializados em transmissão ou gravação de dados, sob a coordenação da CPU. Existem portanto no computador, os chamados dispositivos de entrada e saída, também chamados de periféricos. Através desses dispositivos, o computador pode armazenar, ler, transmitir e receber dados. A memória secundária, já estudada na seção anterior, é formada por diversos dispositivos de entrada e saída. O termo “Entrada e Saída” é abreviado por E/S, ou para quem preferir a língua inglesa, I/O (Input/Output). Dentre os diversos dispositivos de E/S, existem alguns que são especializados apenas em entrada, outros especializados apenas em saída e outros em ambos. Podemos citar os seguintes exemplos: Entrada: Teclado - Lê os caracteres digitados pelo usuário Mouse - Lê os movimentos e toques de botões Drive de CD-ROM - Lê dados de CDs Microfone - Transmite sons para o computador Scanner - Capta figuras e fotos Capítulo 2 – Informática básica 2-29 Saída: Vídeo - Mostra na tela caracteres e gráficos Impressora - Imprime caracteres e gráficos Alto-falante - Emite som Entrada e saída: Disco rígido - Grava e lê dados Drive de disquete - Grava e lê dados em disquetes Unidade de fita - Grava e lê em fitas magnéticas Modem - Transmite e recebe dados pela linha telefônica A CPU não pode comunicar-se diretamente com os periféricos. Esta comunicação é feita com a ajuda de circuitos chamados de interfaces. Por exemplo, os dados que são recebidos do mouse chegam até a CPU através da interface serial. Os dados a serem impressos são transmitidos até a impressora através de um circuito chamado de interface paralela. Os dados provenientes de um microfone chegam até a CPU através de uma interface, chamada de conversor analógico-digital, localizado na placa de som. As figuras 20, 21 e 22 mostram diversos tipos de periféricos. Figura 2.20 Dispositivos de entrada: Teclado Scanner Drive de CD-ROM Mouse Figura 2.21 Dispositivos de saída: Impressora Monitor Alto falantes 2-30 Hardware Total Figura 2.22 Dispositivos de entrada e saída: Disco rígido Drive de disquetes Unidade de fita Modem Os PCs modernos saem da fábrica já acompanhados de vários dispositivos de entrada e saída:         Monitor Drive de disquetes Disco rígido Teclado Mouse Alto falantes Modem Placa de som O usuário pode, nesse caso, adquirir novos periféricos e placas e realizar sua instalação. Essa tarefa pode ser realizada por usuários mais experientes, ou então por técnicos especializados. Quando instalamos novos periféricos e placas em um computador, dizemos que estamos realizando um expansão. Nesse caso, podem ser instalados, por exemplo:       Impressora Scanner Joystick ZIP Drive Gravador de CDs DVD Arquivos “Arquivo” é uma das palavras mais importantes em computação. Em inglês, sua tradução é “File”. Arquivo nada mais é que um conjunto de dados Capítulo 2 – Informática básica 2-31 gravados na memória secundária (disco rígido, disquete, fita magnética, CDROM, etc). Os arquivos são uma forma de organizar os dados dentro da memória secundária. Se os dados estivessem todos espalhados, por exemplo, ao longo de um disquete, seu acesso seria extremamente complicado. Podemos fazer uma analogia entre dados, arquivos, casas e ruas. Os dados corresponderiam às casas, enquanto que os arquivos corresponderiam às ruas. Seria dificílimo localizar uma casa, sabendo apenas os nomes de seus moradores. Sabendo o nome da rua, o acesso é bem mais imediato. Por essa razão, os dados são agrupados em arquivos. Sabendo o nome do arquivo, fica mais fácil localizar os dados. Os nomes completos dos arquivos são tradicionalmente divididos em duas partes, separadas por um ponto. Por exemplo: CARTA.DOC Neste caso, o “nome” é CARTA, e a extensão é DOC. É comum nesse caso, dizer que o nome do arquivo é CARTA, ou então CARTA.DOC. Da mesma forma, dizemos que o nome de uma pessoa é, por exemplo, JOÃO DA COSTA, mas podemos dizer também que o nome é apenas JOÃO. A extensão serve para indicar o tipo de arquivo. Por exemplo, DOC significa que trata-se de um documento de texto; JPG é um arquivo gráfico, EXE é um arquivo de programa, WAV é um arquivo de som, e assim por diante. No passado, os arquivos podiam usar no máximo 8 caracteres para o nome e 3 caracteres para a extensão (formato 8.3). A partir do lançamento do sistema operacional Windows 95 da Microsoft e do OS/2, da IBM, os PCs passaram a utilizar nomes longos. Hoje podemos usar para os arquivos, nomes como: Relatório Mensal.DOC Foto do passeio 001.JPG Rugido do leão.WAV Os arquivos podem armazenar diversos tipos de dados: Instruções para a CPU: Dizemos que se trata de um arquivo executável. Os arquivos executáveis, nos microcomputadores, normalmente usam a extensão EXE. Por exemplo: DXDIAG.EXE MPLAYER.EXE 2-32 Hardware Total EXPLORER.EXE PBRUSH.EXE Documentos: São textos digitados com o auxílio de um tipo de programa chamado de editor de textos, ou processador de textos. Normalmente esses arquivos usam a extensão TXT ou DOC. Por exemplo: CURRIC.DOC LISTA.TXT REUNIÃO.DOC Gráficos: São arquivos que representam figuras. Essas figuras podem ser vistas na tela ou na impressora, com o auxílio de programas apropriados. Dados genéricos: Muitas vezes os programas precisam manipular uma quantidade de dados tão grande que não cabem na memória principal. Nesse caso, esses dados são armazenados em arquivos que são lidos da memória secundária e processados por partes. Muitas vezes esses dados podem até caber na memória principal, mas por uma questão de organização ficam armazenados em arquivos. Por exemplo, podemos ter um arquivo que contém os nomes dos alunos de um colégio, assim como as notas que cada aluno obteve nas provas já realizadas. É fácil ver um disquete, uma fita magnética, um CD-ROM ou até mesmo um disco rígido (para isto é preciso abrir o computador). Mas não podemos “ver” os arquivos, já que são gravados magneticamente (ou oticamente, no caso do CD-ROM e outros meios óticos). Os “olhos” usados para “ver” os arquivos são as cabeças de leitura, localizadas dentro dos respectivos periféricos. Através das cabeças de leitura, os dados podem ser lidos e transformados em impulsos eletrônicos e enviados para a CPU e para a memória. A CPU, por sua vez, pode acessar os dados originários dos arquivos e enviá-los para os dispositivos de saída, como o monitor e a impressora, para que possamos vê-los com nossos próprios olhos. Por exemplo, se um arquivo contém uma carta, só poderemos ver esta carta depois que o arquivo for lido pela CPU e enviado para a impressora. Capítulo 2 – Informática básica 2-33 Figura 2.23 Arquivos “vistos” na tela e na impressora. Programas Os computadores passam o tempo todo executando programas. Os programas nada mais são que grupos de instruções e dados. Por exemplo, quando você está executando um jogo no computador, está na verdade executando um programa. Se você deixa o computador “parado”, por exemplo, na hora do almoço, pode pensar que nessa hora o computador não está executando nenhum programa. Engana-se. Na verdade, mesmo que você não tenha dado nenhum comando, o computador está na verdade executando um programa interno. O que este programa faz é monitorar continuamente o teclado e o mouse, para checar se você envia um novo comando. A única hora em que o computador não está executando programa nenhum é quando está desligado ou em estado de espera. Para que um programa possa ser executado, é preciso que seja transferido para a memória RAM. A maioria dos programas ficam armazenados em disco (disco rígido, CD-ROM, etc.), mas a CPU não pode executar nenhum programa diretamente a partir do disco. O programa precisa ser antes lido do disco e carregado na RAM. Por exemplo, para executar o programa Bloco de Notas (pequeno editor de textos que acompanha o Windows), é preciso que você clique os menus do Windows na seqüência: Iniciar / Programas / Acessórios / Bloco de Notas 2-34 Hardware Total Note que os nomes dos programas que aparecem nos menus do Windows não são necessariamente iguais aos nomes com os quais esses programas estão armazenados no disco. O programa que aparece nos menus com o nome de Bloco de Notas é na verdade o arquivo NOTEPAD.EXE. Uma vez usada esta seqüência de cliques, o NOTEPAD.EXE é lido do disco rígido e carregado na RAM. A CPU pode então executar o programa. A figura 24 simboliza a leitura do programa NOTEPAD.EXE a partir do disco para a memória RAM (essa operação é chamada de carga), e seu processamento pela CPU (essa operação é chamada de execução). Figura 2.24 Carga e execução do programa NOTEPAD.EXE (Bloco de Notas). Você poderá estar pensando como que é feita a mágica da leitura do arquivo NOTEPAD.EXE do disco para a memória, e a seguir sua execução. Na verdade, quem leu o arquivo NOTEPAD.EXE e providenciou sua execução foi um outro programa. Trata-se de um programa que fica o tempo todo na memória, chamado de sistema operacional. No nosso exemplo, trata-se do sistema operacional Windows. Uma das várias funções do sistema operacional é ficar o tempo todo ativo na memória RAM, esperando que o usuário comande a execução de algum programa. Um sistema operacional é um grande conjunto de programas e arquivos auxiliares. O próprio Bloco de Notas é um programa que faz parte do sistema operacional Windows. Outro programa importante do Windows é o EXPLORER.EXE. Este programa é o resposável por, entre outras coisas, receber os comandos que o usuário envia o computador, através do teclado e do mouse. Por exemplo, quando clicamos em Iniciar e aparece um menu, no qual consta a opção Programas, depois Acessórios e finalmente Bloco de Capítulo 2 – Informática básica 2-35 Notas, é o EXPLORER.EXE que está recebendo os comandos do mouse e apresentando os menus na tela. Portanto, quando você usa um comando ou programa, como o Bloco de Notas, o que ocorrer na verdade é o seguinte: 1) Inicialmente o EXPLORER.EXE está checando se você fornece algum comando pelo teclado ou pelo mouse. 2) Você clica em Iniciar / Programas / Acessórios / Bloco de Notas. 3) O programa EXPLORER.EXE identifica que o programa chamado Bloco de Notas é na verdade o NOTEPAD.EXE. Ele envia comandos para outros componentes do sistema operacional para que procurem no disco o arquivo NOTEPAD.EXE e para que façam sua carga na memória RAM. 4) O Windows é um sistema operacional que permite que vários programas possam ser executados ao mesmo tempo. Na verdade o processador dedica uma fração do seu tempo para cada um dos programas em execução. Por exemplo, enquanto a área de trabalho do Windows continua na tela e novos comandos podem ser usados (ou seja, o programa EXPLORER.EXE está ativo), o processador também exibe a janela do programa NOTEPAD.EXE. Você pode então utilizar o NOTEPAD.EXE, digitando um texto e salvandoo em um arquivo. 5) Você finaliza o programa NOTEPAD.EXE, fechando a sua janela ou usando o comando Arquivo / Sair. Podemos entender então que nenhum programa chega até a memória por mágica, e sim, através do controle feito pelo sistema operacional. Alguém mais observador pode então ficar com a seguinte dúvida: “Se é o sistema operacional quem lê para a RAM todos os programas a serem executados, como é então que o próprio sistema operacional chegou na RAM?”. Realmente é uma dúvida muito interessante. No instante em que ligamos o computador, a RAM não contém programa algum (lembre-se que os dados existentes na RAM são apagados quando o computador é desligado). Nesse instante, o sistema operacional está armazenado no disco rígido e precisa ser carregado na memória. Quem faz a carga do sistema operacional para a memória é um programa chamado BIOS, que fica gravado na memória ROM. Lembre-se que a memória ROM não perde seus dados quando o computador é desligado. 2-36 Hardware Total Portanto, no instante em que ligamos o computador, o BIOS já está na memória, e é imediatamente processado pela CPU. O processamento do BIOS começa com uma contagem de memória, seguido de alguns testes rápidos no hardware, e finalmente a leitura do sistema operacional do disco para a memória RAM. Esse processo, ou seja, a carga do sistema operacional na memória RAM, é chamado de boot. A figura 25 mostra o processo de boot com maior clareza: Figura 2.25 Boot e carga de um programa. 1) No instante em que o computador é ligado, o sistema operacional (S.O.) está armazenado em disco, a RAM está “vazia”, e a CPU executa o BIOS. 2) Mostra o instante em que termina a operação de boot. O sistema operacional já está carregado na memória e já está sendo executado pela CPU. 3) Mostra o que ocorre imediatamente antes da execução do programa NOTEPAD.EXE. O sistema operacional (mais especificamente, o programa EXPLORER.EXE, que faz parte do S.O.) recebe um comando do usuário para que leia o arquivo NOTEPAD.EXE do disco para a memória RAM. 4) O programa NOTEPAD.EXE está sendo executado pela CPU. Sistema Operacional Vimos que o sistema operacional é um conjunto de programas que são carregados na memória quando o computador é ligado, e que tem como uma de suas responsabilidades, providenciar a execução dos comandos Capítulo 2 – Informática básica 2-37 solicitados pelo usuário. Não fique achando que é só isso o que o sistema operacional faz. Essa é apenas uma de suas funções. Em um passado recente, muitos sistemas operacionais de diversos computadores receberam o nome de D.O.S, que significa “Disk Operating System” (Sistema Operacional de Disco). Até meados dos anos 90, o sistema operacional mais utilizado nos PCs era o MS-DOS (Microsoft Disk Operating System). A partir de meados dos anos 90, o sitema operacional mais comum passou a ser o Windows 95, seguido pelas suas atualizações (Windows 98, Windows ME, Windows XP...). Ainda assim o chamado “modo MS-DOS” é oferecido juntamente com o Windows. Usuários de programas antigos podem desta forma utilizar este “MS-DOS” embutido no Windows, tornando possível a execução de programas antigos. Uma das atribuições do sistema operacional, como vimos, é fazer a carga e providenciar a execução dos programas que o usuário solicita. Mesmo quando um programa qualquer está em execução, o sistema operacional continua ajudando. Por exemplo, muitos programas precisam realizar acesso ao teclado, vídeo e impressora, assim como acessos ao disco para ler e gravar arquivos. Todos esses acessos são realizados pelo sistema operacional, que fica o tempo todo ativo, prestando serviços aos programas que estão sendo executados. O sistema operacional também faz um gerenciamento dos recursos do computador, para evitar que os programas entrem em conflito. Por exemplo, o sistema operacional evita que dois programas simultaneamente acessem a mesma área da memória, o que poderia causar grandes problemas. O sistema operacional funciona como um “maestro”, providenciando para que todos os programas e todos os componentes do computador funcionem de forma harmônica. Conversões de bases de numeração Este tópico é mais ligado à matemática que à informática. É um assunto que faz parte do programa de matemática do ensino fundamental (antigo primeiro grau), mas muitas escolas acabam deixando-o de lado. Para usar um computador não é preciso conhecer as bases de numeração, mas para quem vai desenvolver programas ou trabalhar com hardware, freqüentemente é necessário usá-las. Estamos acostumados a usar a base 10 por motivos históricos: temos 10 dedos, e os dedos foram a primeira tentativa de contar, há alguns milhares 2-38 Hardware Total de anos. Nesta base são usados 10 algarismos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9. Do ponto de vista matemático, podemos ter bases de numeração de qualquer tipo. As bases usadas em computação são as indicadas na tabela abaixo: Base Binária Octal Decimal Hexadecimal Número de dígitos 2 8 10 16 Dígitos 0, 1 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F A contagem de números sucessivos consiste em aumentar o dígito das unidades até o valor máximo (no caso da base decimal, o máximo é 9). Ao chegarmos no máximo, o dígito das unidades passa a ser zero, e o dígito das dezenas é aumentado. Quando o dítigo das dezenas chega ao valor máximo, ele se torna zero e o das centenas é aumentado, e assim por diante. Sem muito aprofundamento matemático, note que só faz sentido em chamar as posições de unidades, dezenas e centenas se estivermos usando a base 10. Vamos agora contar os 20 primeiros números em cada uma das bases citadas: Base 10: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19. Bastante familiar, mas veja como seriam eles na base 8: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 21, 22, 23. Note que o “10” na base octal é o mesmo que “8” na base decimal. O “23” em octal corresponde ao “19” em decimal. Na base hexadecimal temos 16 dígitos. São usados além dos tradicionias 0 a 9, novos dítigos com maiores valores. Convencionou-se utilizar letras do alfabeto latino, ao invés de criar novos algarismos. A contagem dos 20 primeiros números na base hexadecimal seria então: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, 10, 11, 12, 13. A mesma contagem usando a base 2 ficaria: 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111, 10000, 10001, 10010, 10011. Parece estranho, mas todas as bases tem algo em comum, que é o método de contagem. Chegando ao dígito máximo (1 no caso da base binária, 7 no caso Capítulo 2 – Informática básica 2-39 da octal, 9 no caso da decimal e F no caso da hexadecimal), ele se torna zero e fazemos o “vai 1”. Poderíamos assim construir uma tabela de equivalência: Decimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Binário 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000 10001 10010 10011 Octal 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 Hexadecimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 11 12 13 Note que se não tomarmos cuidado, podemos fazer confusão entre as bases. Por exemplo, o número 13 tem valores diferentes quando usamos bases decimal, octal e hexadecimal. Quando não é feita ressalva alguma, consideramos que um número está expresso em decimal. Quando é usada uma base diferente, devemos usar um indicador apropriado. Por exemplo, o 13 em hexadecimal pode ser escrito de duas formas: 13h ou 1316 Em octal usamos indicadores como: 13q ou 138 Em binário usamos um “b” ou um índice “2” ao seu final. Por exemplo: 1001b ou 10012 De acordo com a tabela, vemos por exemplo que: 19 = 10011b = 23q = 13h Muitas calculadoras científicas possuem funções para conversões de bases de numeração. A própria calculadora virtual que acompanha o Windows tem 2-40 Hardware Total essas funções. Use Iniciar / Programas / Acessórios / Calculadora para executar o programa. Use então o comando Exibir / Científica. Digite agora um número decimal qualquer e use as opções Hex, Dec, Oct e Bin para fazer as conversões. Na figura 26, digitamos o número 2002 em decimal e a seguir marcamos a opção Hex. O número é automaticamente convertido, resultando em 7D2. Portanto 2002 = 7D2h. Figura 2.26 A calculadora do Windows faz mudanças de base. Quando não temos uma calculadora, podemos fazer mudanças de base através de cálculos manuais. Vejamos como. Conversão de uma base qualquer para a base decimal Dado um número expresso em uma base qualquer, tudo o que temos que fazer é somar as parcelas relativas a cada dígito. Cada parcela é igual ao valor do dítigo multiplicado pelo seu peso. Os pesos são potências da base usada. Veja por exemplo o que significa o númer 2375 na base 10: 2375 = 2x1000 + 3x300 + 7x10 +5x1 ou seja: 2375 = 2x103 + 3x102 + 7x101 + 5x100 Como vemos, cada algarismo é multiplicado por uma potência da base (lembrando que 100 vale 1 e que 101 vale 10). Uma fórmula geral, considerando um número abcde expresso na base x, seu valor na base 10 seria: a.x4 + b.x3 +c.x2 +d.x +e Usemos a fórmula para calcular quanto vale 7D2h (base 16). Ficaria: Capítulo 2 – Informática básica 2-41 7x162 + Dx16 + 2 Lembrando que o dígito D em hexadecimal vale 13 decimal, e trocando 162 por 256 (16x16), ficaríamos com: 7x256 + 13x16 + 2 = 1792 + 208 + 2 = 2002 Portanto 7D2h = 2002, como já constatamos pela calculadora do Windows. Em um outro exemplo, vamos converter o número binário 10011101b para decimal. Ficaríamos com: 1x27 + 0x26 + 0x25 + 1x24 +1x23 + 1x22 + 0x2 + 1 Substituindo as potências de 2 ficamos com: 1x128 + 1x16 + 1x8 + 1x4 + 1 = 157 Conversão da base decimal para uma base qualquer A conversão de um número decimal para uma base qualquer consiste em realizar divisões sucessivas e tomar os restos dessas divisões. Os valores dos restos formarão os dígitos na nova base. Vamos mostrar o método através do exemplo de conversão do número 2002 decimal para a base 16. Devemos então fazer divisões sucessivas por 16. Cada quociente deve ser a seguir dividido por 16, até que o quociente fique menor que a base. *** 35% *** Figura 2.27 Exemplo de conversão de base 10 para base 16. A figura 27 mostra a operação completa. O número decimal 2002 a ser convertido é dividido pela base desejada, no caso 16. O resultado da divisão foi 125, e o resto foi 2. O número 125 é agora dividido por 16, e encontramos o resultado 7 e resto 13. Enquanto o resultado é maior ou igual à base, continuamos a divisão. Terminadas todas as divisões, o resultado final (no caso, 7) é o primeiro dígito do valor convertido. Os dígitos seguintes são 2-42 Hardware Total os restos das divisões. Note que o resto 13 é expresso como D em hexadecimal. Concluímos portanto que 2002 = 7D2h. Os processos de conversão de base são relativamente trabalhosos devido ao elevado número de cálculos. Muitas pessoas não gostam de matemática, e muitos estudantes desistem da informática quando começam um curso por conceitos numéricos como este. Se você achou complicado fazer mudanças de base, não desanime. Você não precisará fazer isso no dia a dia. Conversão entre duas bases quaisquer Uma forma simples de fazer esta conversão, apesar de trabalhosa para executar, é converter primeiro para a base 10, para depois converter para a base desejada. Vamos exemplificar mostrando como converter o número 10011101b para hexadecimal. Inicialmente convertemos 10011101b para decimal. Já vimos em um exemplo anterior que este valor é 157. Agora vamos fazer as divisões sucessivas de 157 para chegarmos à base 16. Dividindo 157 por 16 ficamos com 9 e resto 13. *** 35% *** Figura 2.28 Convertendo 157 decimal para a base 16. Tomamos agora os resultados para formar os dígitos do valor convertido. Lembrando que 13 decimal corresponde a D em hexadecimal, concluímos que 10011101b = 157 = 9Dh. Conversões simplificadas entre binário, octal e hexadecimal Essas conversões são complicadas quando são feitas em duas etapas, como no exemplo anterior. Felizmente existem formas mais simples de fazê-las, sem praticamente cálculo algum. Para converter de binário para hexadecimal, divida o número a partir da direita, em grupos de 4. Cada grupo de 4 dígitos deve ser então transformado em um dígito hexadecimal. Vamos tomar como exemplo o número binário 10011101b mostrado no exemplo anterior. Dividindo em grupos de 4 dígitos, da direita para a esquerda, ficamos com: 1001 1101 Capítulo 2 – Informática básica 2-43 Agora basta saber que 1001 vale 9, e que 1101 vale D, e temos o valor convertido, 7D. Assim não é preciso fazer cálculos exaustivos, basta conhecer as representações binárias e hexadecimais de números de 0 a 15: Binário 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 Hex 0 1 2 3 4 5 6 7 Binário 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 Hex 8 9 A B C D E F Fica fácil fazer a conversão até mesmo de números grandes. Por exemplo, para converter 11011001011011101001101b para hexadecimal, temos: 110 1100 1011 0111 0100 1101 = 6CB74Dh Note que o primeiro grupo ficou com apenas 3 dígitos, já que a separação é feita da direita para a esquerda. Devemos completar com zeros à esquerda até formar 4 dígitos, portanto 110 fica como 0110, que vale 6 de acordo com a tabela. A conversão de hexadecimal para binário é ainda mais simples. Basta escrever cada dígito hexadecimal na sua forma binária. Por exemplo, para converter 57CFh para binário temos 5=0101, 7=0111, C=1100 e F=1111: 0101 0111 1100 1111 Podemos agora suprimir os espaços em branco e remover os zeros à esquerda, ficando com 101011111001111b A base octal é pouco usada, mas suas conversões para binário são simples. Para converter de binário para octal, separamos o número em grupos de 3 dígitos, da direita para a esquerda, e a seguir usamos a tabela: Binário 000 001 010 011 Octal 0 1 2 3 Binário 100 101 110 111 Octal 4 5 6 7 Por exemplo, para converter 10011101000110b para octal, ficamos com: 2-44 Hardware Total 10 011 101 000 110 = 23506q Para converter de octal para binário, basta escrever cada dígito octal na sua representação binária. Por exemplo para converter o número 32613q para binário, usamos 3=011, 2=010, 6=110, 1=001 e 3=011. Ficamos então com: 32613q = 011 010 110 001 011 O zero à esquerda é suprimido e ficamos com 11010110001011b. ///////// FIM //////////////// Capítulo 3 Eletrônica básica Um bom curso de hardware começa com eletricidade básica, a mesma que é estudada no segundo grau. São aprendidas noções sobre tensão, corrente, resistência, baterias. De posse dessas noções, são estudados os semicondutores, como transistores e diodos. Outros componentes eletrônicos são também estudados, como os capacitores e bobinas. O aluno aprende a construir e consertar fontes de alimentação, amplificadores, rádios transmissores e receptores. Finalmente chega a vez dos circuitos integrados (chips), entrando assim na etapa de eletrônica digital. Aprendemos a construir cuircuitos digitais simples, como contadores, displays, somadores, multiplexadores, decodificadores, etc. Um técnico formado assim está apto a consertar equipamentos digitais em geral, e não apenas computadores. Para consertar PCs, tais conhecimentos não são suficientes, e também não podem ser considerados indispensáveis. Mais importante é ter uma boa idéia sobre o funcionamento do computador, saber identificar se um módulo está ou não funcionando, conhecer detalhes sobre o sistema operacional, aprender a resolver conflitos de hardware. Por isso é possível trabalhar com hardware de PCs sem nunca ter feito um curso de eletrônica, sem ter noções sobre transistores, resistores e outros componentes. Acreditamos que consertar um computador ou trabalhar com o seu hardware, montando ou fazendo expansões, sem ter noções de eletrônica é como dirigir um automóvel sem ter noções básicas sobre mecânica. O ideal é ter o conhecimento básico completo, mas o estudo de eletrônica básica pode ser muito demorado. Para cobrir todos os seus assuntos seria preciso um livro tão extenso quanto este. Já que se torna imprtaticável para quem não dispõe de tempo, apresentamos neste capítulo um curso intensivo de eletrônica. Concentraremos nossa atenção em apresentar os componentes eletrônicos usados nas placas do computador e dar noções básicas sobre 3-2 Hardware Total soldagem e o uso do multímetro, aparelho que pode ajudar bastante um técnico. Mostramos o funcionamento dos chips, circuitos digitais e alguns outros circuitos importantes encontrados nos PCs. Essas noções serão necessárias para que você acompanhe o restante do livro. Noções sobre soldagem A soldagem é uma prática bastante conhecida dos técnicos, mas não é preciso ser um técnico para saber soldar. É fácil, e você poderá ir bem mais longe nas suas atividades de hardware. A primeira coisa a fazer é ir a uma loja de material eletrônico e adquirir o seguinte:          Ferro de soldar de 24 ou 30 watts Sugador de solda Rolo de solda para eletrônica (a mais fina) Placa universal de circuito impresso Resistores (qualquer valor) de 1/4 ou 1/8 W Capacitores de poliéster, qualquer valor Transistores BC548 ou similar Alicate de corte e alicate de bico Garra jacaré tamanho pequeno Os valores dos transistores, capacitores e resistores acima não são importantes. Pode comprar os mais baratos que encontrar. Serão usados apenas no treinamento de soldagem e dessoldagem. A figura 1 mostra alguns dos componentes e ferramentas descritos acima. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-3 Figura 3.1 Material para treinamento de soldagem. a) Transistor b) Capacitores c) Resistores d) Garras jacaré e) Placa universal f) Solda g) Ferro de soldar h) Sugador de solda Soldagem Ligue o ferro de soldar e espere cerca de 1 minuto até que esteja na temperatura ideal. Para verificar se a temperatura está boa, encoste a ponta do fio de solda na ponta do ferro de soldar. A solda deverá derreter com facilidade. Vamos começar soldando um resistor. Coloque o resistor encaixado em dois furos da placa universal de circuito impresso. Feito isso, aqueça com a ponta do ferro de soldar o terminal do resistor e o cobre da placa de circuito impresso (figura 2). Ambos devem ser aquecidos para que a solda possa derreter facilmente. Encoste agora a ponta do fio de solda na junção aquecida entre a placa e o terminal do resistor. Mantenha o tempo todo a ponta do ferro de soldar também encostando nessa junção. A solda deverá derreter uniformemente. Afaste o fio de solda e depois o ferro de soldar. Dentro de aproximadamente dois ou três segundos a solda estará sólida. Use o alicate de corte para retirar o excesso do terminal do resistor que sobrou. 3-4 Hardware Total Figura 3.2 Soldagem de um resistor. Treine a soldagem com os resistores e com os capacitores. Não exagere na quantidade de solda. Deve ficar uma quantidade semelhante à que você observa nas placas do computador. Não sopre a solda para que esfrie. Espere três segundos e a solda esfriará sozinha. Não mova o componente enquanto a solda ainda não estiver solidificada. Na soldagem de transistores você deverá tomar um pouco mais de cuidado, pois são muito sensíveis ao calor. Se o ferro de soldar ficar encostado em seus terminais por mais de cinco segundos poderá danificá-lo. Para reduzir o calor no transistor (o objetivo é esquentar apenas a parte que será soldada) prenda uma garra jacaré no terminal do transistor que estiver sendo soldado, do outro lado da placa, como indicado na figura 3. Figura 3.3 Soldagem de um transistor. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-5 Quando for realizar uma soldagem "pra valer", lembre-se que a maioria dos componentes possuem polaridade, ou seja, uma posição correta para encaixe. Normalmente existe alguma indicação da posição correta na placa de circuito impresso. Se não existir tal indicação anote a posição correta antes de retirar o componente defeituoso, para que o novo componente seja posicionado com a polaridade correta. Alguns componentes simplesmente não funcionam se forem soldados de forma invertida (Ex.: diodos, LEDs). Outros podem ser permanentemente danificados pela inversão (transistores, capacitores eletrolíticos, chips). Dessoldagem A dessoldagem é um pouco mais fácil no caso de resistores, capacitores, diodos e transistores. No caso de chips é mais difícil devido ao grande número de terminais. O sugador de solda possui um êmbolo de pressão que remove a solda derretida dos circuitos. A figura 4 mostra como operá-lo. Primeiro pressione o seu êmbolo, depois aproxime o seu bico da solda derretida e pressione o botão para que o bico sugue a solda. O sugador puxará a solda derretida para o seu interior. Aperte novamente o êmbolo para que possa expelir a solda retirada, já no estado sólido. Figura 3.4 Usando o sugador de solda. Arme o sugador de solda pressionando o êmbolo para baixo e deixando-o pronto para sugar. Encoste o ferro de solda quente no ponto de solda que você quer remover. A solda deverá derreter. Se estiver difícil de derreter, coloque um pingo de solda nova na ponta do ferro de soldar para facilitar a condução térmica, derretendo mais facilmente a solda da junção a ser desfeita. Sem tirar a ponta do ferro de soldar, encoste o bico do sugador (figura 5) na solda derretida e dispare. Se o componente não ficar totalmente solto, encaixe uma chave de fenda e puxe-o levemente, usando a chave como alavanca. Encoste agora o ferro de soldar novamente no terminal e o componente sairá com facilidade. 3-6 Hardware Total Figura 3.5 Dessoldando componentes. É desaconselhável a dessoldagem de chips por principiantes. Além de ser uma operação muito mais difícil, os chips são extremamente sensíveis à temperatura. Sua soldagem e dessoldagem deve ser feita apenas em laboratórios especializados, equipados com uma estação de soldagem profissional. Usando um multímetro digital Um multímetro digital pode ajudar bastante nas atividades de hardware, principalmente em manutenção. Com ele você pode checar as tensões da fonte de alimentação e da rede elétrica, checar o estado da bateria da placa de CPU, verificar se o drive de CD-ROM está reproduzindo CDs de áudio, acompanhar sinais sonoros, verificar cabos e várias outras aplicações. Seu custo é menor do que você pensa. Com cerca de 30 reais você compra um modelo simples, e com cerca de 100 reais é possível comprar um modelo mais sofisticado. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-7 *** 35% *** Figura 3.6 Multímetro digital. Um multímetro possui duas pontas de prova, uma vermelha e uma preta. A preta deve ser conectada no ponto do multímetro indicado com GND ou COM (este é o chamado “terra”). A ponta de prova vermelha pode ser ligada em outras entradas, mas para a maioria das medidas realizadas, a ligação é feita no ponto indicado com V--mA. Uma chave rotativa é usada para selecionar o tipo de medida elétrica a ser feita: V para voltagem,  para resistência e mA para corrente. Uma chave é usada para a medição de voltagens em AC (corrente alternada) ou DC (corrente contínua). Por exemplo, para medir as tensões da fonte de alimentação, ou a tensão da bateria, usamos a chave em DC. Para medir a tensão presente na saída de áudio de um drive de CD-ROM ao tocar um CD musical (um tipo de corrente alteranada), usamos a escala AC. Para medir as tensões da rede elétrica, também utilizamos a escala AC. Alguns multímetros possuem um único conjunto de escalas para voltagem, e uma chave adicional para escolher entre AC e DC. Outros modelos, como o da figura 6, não possuem esta chave AC/DC, e sim grupos independentes de escalas para voltagens e correntes em AC e DC. A maioria dos multímetros não mede corrente alternada (ACA), apenas corrente contínua (DCA), tensão alternada (ACV) e tensão contínua (DCV). 3-8 Hardware Total Para cada grandeza elétrica existem várias escalas. Por exemplo, entre as várias posições da chave rotativa, podem existir algumas específicas para as seguintes faixas de voltagem: 200 mV, 2 V, 20 V, 200 V e 2000 V. Se você pretende medir a tensão da bateria da placa de CPU (em torno de 3 volts), não use a escala de 2V, pois tensões acima de 2V serão indicadas como 1,9999 V. Escolha então a escala de 20V, pois terá condições de fazer a medida esperada. Da mesma forma, para medir a tensão de uma rede elétrica de 220 volts (use AC, pois trata-se de tensão alternada), não escolha a escala de 200 volts, pois a máxima tensão medida será de 199,99 volts. Escolha então a escala de 2.000 volts ou outra para tensões elevadas. Como regra geral, sempre que a leitura indicada tem valor máximo ou outra indicação que esteja fora da escala, devemos utilizar uma escala maior. Quando não temos idéia aproximada da tensão que vamos medir, devemos começar com a escala de maior valor possível, pois se medirmos uma tensão muito elevada usando uma escala baixa, podemos danificar o aparelho. Figura 3.7 Medição de voltagem. Para medir a tensão entre dois pontos, selecione a escala e encoste as pontas de prova nos terminais nos quais a tensão deve ser medida (figura 7). Muitas vezes queremos fazer medidas de tensão relativas ao terra (o terminal “negativo” da fonte de alimentação). Você pode então fixar a ponta de prova preta em um ponto ligado ao terra (por exemplo, os fios pretos do conector de alimentação da placa de CPU) e usar a outra ponta de prova para medir a tensão no ponto desejado. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-9 A medição de resistência também possui várias escalas, e você deve escolher uma escala que comporte a medida a ser realizada. Se você não tem idéia da escala a ser usada, escolha a maior delas. Por exemplo, se medir um resistor de cerca de 150 ohms em uma escala de 20.000, será apresentado o valor 150. Se quiser maior precisão pode usar escalas menores. Por exemplo, na escala de 2000 ohms, o valor medido poderá ser 150,3 e na escala de 200 poderá ser 150,37. Note que não podemos medir o valor de um resistor quando ele está em um circuito. O valor medido será influenciado pelos demais componentes do circuito ligados ao resistor. A medida correta é feita quando o resistor está desacoplado do circuito, como mostra a figura 8. Figura 3.8 Medindo o valor de um resistor. Cuidado: para resistores com valores acima de 10k ohms, é recomendável não tocar as mãos nas pontas de prova do multímetro, pois a resistência do corpo humano provocará erro na medida. Podemos usar o multímetro na escala de resistência para verificar se um cabo está partido ou se um fusível está queimado. Quando um fio ou fusível está em perfeitas condições, sua resistência é bem baixa, em geral inferior a 1 ohm. Colocamos então o multímetro na escala mais baixa de resistência e fazemos a medida. Quando o cabo está partido ou o fusível está queimado, a resistência é muito alta, e quando está bom é baixa. Note que para fazer essas medidas é preciso que o circuito esteja desligado. Muitos multímetros possuem ao lado da escala de resistência, uma escala que emite um beep através de um pequeno alto falante em caso de resistência baixa. Desta forma é possível medir as ligações sem ter que olhar para o display do multímetro. Prestamos atenção apenas nas conexões que estão sendo medidas e no som emitido. Na gíria de eletrônica isto é chamado de “bipar o circuito”. 3-10 Hardware Total A medição de corrente é feita de forma um pouco diferente. Precisamos escolher a escala mais adequada, assim como nas medidas de tensão e resistência, mas as pontas de prova devem ser colocadas em série com o fio por onde passa a corrente a ser medida. Em muitos casos é preciso cortar e desencapar o fio para fazer a medida, e soldar e isolar o corte posteriormente. Como é uma operação trabalhosa, devemos fazê-la apenas em caso de necessidade. Figura 3.9 Os multímetros possuem entradas adicionais para medir altas tensões e altas correntes. O deste exemplo possui uma entrada para medir volts, ohms e Hertz (este mede também freqüência), uma outra entrada para medir miliampères e outra para correntes de até 10 ampères. Alguns multímetros podem ainda medir transistores para verificar se estão bons ou queimados. Tome cuidado, pois a ponta de prova vermelha poderá precisar ser colocada em outras entradas, dependendo da grandeza a ser medida. Em geral os multímetros possuem entradas adicionais para medir altas voltagens e altas correntes. Certos modelos possuem uma entrada independente para medição de corrente (figura 9). Alguns componentes eletrônicos Vamos agora apresentar alguns componentes eletrônicos e suas propriedades elétricas. Não serão conhecimentos suficientes para você projetar e consertar circuitos complexos, como monitores e fontes, mas darão uma boa noção sobre o que você irá encontrar. Bateria e fonte de alimentação Nenhum circuito elétrico ou eletrônico pode funcionar sem um gerador de corrente elétrica. Os geradores nada mais são que baterias, pilhas ou fontes de alimentação. Possuem dois terminais, sendo um positivo e um negativo. O Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-11 terminal positivo é aquele por onde “sai” a corrente, e o negativo é aquele por onde “entra” a corrente. Figura 3.10 Baterias e o seu símbolo. A figura 11 mostra o diagrama de um circuito de uma lanterna, no qual temos uma lâmpada alimentada por uma bateria. A corrente elétrica sai do terminal positivo da bateria e trafega através do fio. Chegando à lâmpada, a energia elétrica é transformada em energia luminosa e calor. Depois de atravessar a lâmpada, a corrente retorna à bateria através do seu terminal negativo. Uma bateria é na verdade um dispositivo que empurra a corrente elétrica através dos fios ligados aos seus terminais. *** 35% *** Figura 3.11 Esquema elétrico de uma lanterna. A letra “i” é usada para designar a corrente elétrica. Toda bateria tem uma voltagem especificada. As pilhas, por exemplo, têm 1,5 volts. Também são bastante populares as baterias de 9 volts. Hoje em dia encontramos vários tipos de bateria com diversas voltagens, inclusive recarregáveis. É o caso das baterias de telefones celulares. 3-12 Hardware Total Em operação normal, uma bateria deve ter circuitos ligados aos seus terminais. A corrente elétrica faz com que esses circuitos funcionem. Por exemplo, se o circuito consistir em uma simples lâmpada, o funcionamento é caracterizado pelo acendimento desta lâmpada. É o que chamamos de circuito fechado. Uma bateria pode também estar desligada. Neste caso, existe tensão entre seus terminais, porém não existe corrente. A bateria não está portanto fornecendo energia elétrica ao circuito. É o que ocorre quando temos uma bateria isolada, fora do circuito, ou então quando o interruptor (ou chave) está desligado. Chamamos esta situação de circuito aberto. Uma situação anormal é o chamado curto-circuito. Temos um fio ligando diretamente os dois terminais da bateria. A corrente atravessa o fio, porém como não existe circuito para alimentar, esta corrente tem enorme facilidade para trafegar. Isto faz a corrente atingir um valor altíssimo, e gerando muito aquecimento. O fio pode até mesmo derreter e pegar fogo, a bateria pode esquentar até ser danificada. Para proteger equipamentos de curto-circuitos acidentais, usamos fusíveis. Se você ligar os dois terminais de uma pilha através de um fio, o curto circuito não será muito perigoso, mas se ligar os dois terminais de uma tomada elétrica, pode até provocar um incêndio. *** 35% *** Figura 3.12 Circuito aberto e curto circuito. Em um circuito aberto, a corrente é sempre zero. No curto circuito, a corrente pode ser, do ponto de vista matemático, infinita. Na prática isto não ocorre, mas a corrente tende a apresentar um valor bastante elevado e perigoso. A figura 12 mostra as características de uma bateria em aberto e outra em curto. Na bateria em aberto, a tensão entre os terminais é igual à tensão da bateria (vamos chamá-la de V0), e a corrente vale 0. Quando a bateria está em curto, a tensão entre os terminais vale 0, e a corrente assume um valor elevadíssimo. Usando componentes teóricos, a corrente tenderia a ser infinita. Na prática isto não ocorre, mas atinge um valor alto, dependendo das características da bateria. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-13 A fonte de alimentação é um circuito que tem a mesma função de uma bateria. Ela recebe a tensão da rede elétrica e realiza várias operações: redução, retificação, filtragem e regulação. O resultado é uma tensão contínua, semelhante à fornecida por baterias. Mais adiante neste capítulo mostraremos como uma fonte de alimentação realiza este processo. Resistor Este é o mais básico componente eletrônico. Muitos o chamam erradamente de resistência. Seu nome certo é resistor, e a resistência é a sua característica elétrica. Ainda assim o público leigo usa termos como “a resistência do chuveiro elétrico”, “resistência do aquecedor”, “resistência do ferro de passar”, “resistência da torradeira”. Esses dispositivos são resistores formados por fios metálicos com resistência baixa. Ao serem ligados em uma tensão elétrica, são atravessados por uma elevada corrente, resultando em grande dissipação de calor. Note que nas resistências desses aparelhos, o objetivo principal é a geração de calor. Já nos circuitos eletrônicos, suas funções são outras, e não gerar calor. Os resistores usados nesses circuitos devem ter valores tais que possam fazer o seu trabalho com a menor geração de calor possível. Figura 3.13 Resistores e o seu símbolo. Os resistores usados nos circuitos eletrônicos são de vários tipos e tamanhos. Seus dois parâmetros elétricos importantes são a resistência e a potência. Resistores que irão dissipar muita potência elétrica são de maior tamanho, e vice-versa. Os mostrados na figura 13 são de 1/8 W. Existem resistores de 1/4W, 1/2W, 1W, 2W, 5W, 10W e valores ainda mais elevados. A figura 13 mostra também o símbolo usado para representar o resistor quando desenhamos um diagrama elétrico. 3-14 Hardware Total Todo resitor tem um valor, que é a chamada resistência. A unidade usada para medir a resistência é o ohm, cujo símbolo é . A voltagem gerada por uma bateria tem seu valor dado em volts, cujo símbolo é V. A unidade usada para medir a corrente elétrica é o ampère, cujo símbolo é A. Existe uma relação direta entre a tensão aplicada sobre um resistor, a corrente que o atravessa e o valor da sua resistência. Esta relação é a chamada lei de Ohm. Ela diz que se um resitor de valor R é ligado a uma tensão V, sua corrente i é dada por: i = V/R é o mesmo que escrever: V = R.i Por exemplo, na figura 14 ligamos uma bateria de 12 V em um resistor de 6. De acordo com a lei de ohm, a corrente que atravessará o resistor será de: i = 12V  6 = 2A *** 35% *** Figura 3.14 Relação entre corrente, tensão e resistência. Eventualmente podemos encontrar em circuitos, resistores ligados uns aos outros. Dizemos que os resistores estão associados. As duas principais formas de associação de resistores são as do tipo série e parelela. Ambas são mostradas na figura 15. Quando dois resistores estão em série, a resistência total é igual à soma das resistências de cada resistor. Portanto é calculada pela fórmula: Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-15 Rt = R1 + R2 + R3 + ... + Rn Quando os resistores estão associados em paralelo, a fórmula da resistência equivalente é: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... + 1/Rn Ou seja, o inverso da resistência equivalente é igual à soma dos inversos das resistências individuais. Figura 3.15 Associações de resistores. Outra grandeza elétrica importante é a potência. Ela representa a quantidade de energia elétrica que está sendo consumida por um resistor quando é percorrido por uma corrente, e é medida em watts, cujo símbolo é W. Quando um resistor R é ligado a uma tensão V e percorrido por uma corrente i, a potência elétrica P pode ser calculada de várias formas equivalentes: P = V.i P = R.i2 P = V2/R Por exemplo, um resistor de 6 ligado a uma fonte de 12 V dissipa uma potência de: P = 122 / 6 = 144/6 = 24 watts 3-16 Hardware Total É quantidade de calor suficiente para causar uma boa queimadura ao tocarmos neste resistor. Ao contrário do que ocorre na física do segundo grau, não usamos na prática resistores de valores tão baixos, nem operamos com correntes tão elevadas, pelo menos na maioria dos casos. Os resitores em usados em eletrônica apresentam em geral resistências da ordem de milhares de ohms, e as correntes elétricas normalmente assumem valores da ordem de milésimos de Ampères. Por isso usamos em eletrônica as unidades k e mA para medir resistência e corrente. As fórmulas continuam válidas, apenas utilizamos medidas diferentes para resistência e corrente. Por exemplo, um resistor de 6 k ligado em uma fonte de 12 V será percorrido por uma corrente de: i = V/R = 12 / 6 = 2 mA. A potência elétrica neste caso é dada em miliwatts (milésimos de Watt), cujo símbolo é mW: P = V2/R = 122 / 6 = 24 mW. Esta potência é tão pequena que praticamente não percebemos que o resistor está quente. Gerar calor não é o objetivo dos circuitos eletrônicos, portanto devemos utilizar resistores com os maiores valores possíveis, desde que em condições de manter em funcionamento correto os demais componentes. Capacitor O capacitor é um componente eletrônico capaz de armazenar e fornecer cargas elétricas. Ele é formado por duas placas paralelas, separadas por um material isolante, chamado dielétrico. Quando o ligamos a uma tensão fixa, momentaneamente passa por ele uma pequena corrente, até que suas placas paralelas fiquem carregadas. Uma fica com cargas negativas (elétrons) e outra com cargas positivas (falta de elétrons). Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-17 Figura 3.16 Capacitores e seu símbolo. Existem vários tipos de capacitores, e as principais diferenças estão nos valores e nas tensões elétricas suportadas. Um capacitor que vai ser ligado a uma tensão de 50 volts deve ser maior que outro de mesmo valor mas que vai ser ligado a uma tensão de apenas 10 volts. Um capacitor sofre ruptura do dielétrico quando é ligado a uma tensão mais elevada que a especificada. Em outras palavras, ele explode! O valor de um capacitor é chamado de capacitância. A grandeza usada para medi-la é o faraday, cujo símbolo é F. O faraday é uma unidade muito grande para medir os capacitores da vida real. Um capacitor de 1F seria imenso. Encontramos na prática capacitores medindo algo da ordem de milésimos ou milionésimos do faraday. Por isso é mais comum usar o microfaraday (F) para medir os capacitores. Um capacitor de 4700 F, por exemplo, é considerado de tamanho relativamente grande para um circuito eletrônico. Ainda assim existem os chamados supercapacitores, que possuem capacitâncias da ordem de alguns faradays, entretanto não são empregados em circuitos eletrônicos devido ao seu grande tamanho. Os capacitores têm várias aplicações nos circuitos eletrônicos. Um das principais é a filtragem. Eles podem acumular uma razoável quantidade de cargas quando estão ligados a uma tensão. Quando esta tensão é desligada, o capacitor é capaz de continuar fornecendo esta mesma tensão durante um pequeno período de tempo, funcionando portanto como uma espécie de bateria de curta duração. 3-18 Hardware Total Figura 3.17 Capacitores de desacoplamento, um ao lado de cada chip. Em qualquer placa de circuito, encontramos pequenos capacitores ao lado de cada chip. São chamados de capacitores de desacoplamento (figura 17). Uma das caracteríticas elétricas dos chips é que de um instante para outro podem aumentar substancialmente a quantidade de corrente consumida. A fonte de alimentação nem sempre tem condições de responder ao fornecimento de corrente com a rapidez necessária (em geral em bilionésimos de segundo), e o resultado é uma pequena queda de tensão próxima ao chip que está solicitando este aumento de corrente. O capacitor de desacoplamento tem condições de fornecer rapidamente a corrente elevada que o chip exige, dando tempo à fonte para se adaptar ao novo patamar de corrente. Os capacitores de desacoplamento funcionam portanto como pequenas baterias axiliares, ajudando a fonte de alimentação no fornecimento de corrente para os chips. Um capacitor não precisa necessariamente ter placas paralelas e um dielétrico. Qualquer objeto possui uma capacitância. O corpo humano, por exemplo, pode funcionar como um capacitor de baixo valor, mas ainda assim capaz de armazenar cargas elétricas. É o que chamamos de eletricidade estática. Capacitores também têm grandes aplicações em circuitos de rádio. Eles não permitem a passagem da corrente contínua, já que seu dielétrico é um isolante, mas permitem a passagem de tensões alternadas. Como a corrente alternada trafega ora no sentido direto, ora no sentido inverso, um capacitor pode ora se carregar positivamente, ora negativamente, deixando que a corrente alternada o “atravesse”. Quanto mais alta é a freqüência da corrente alternada, mais facilmente ela atravessa o capacitor. Eles podem assim ser usados como filtros, barrando as freqüências baixas e deixando passar as freqüências altas. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-19 Quando são necessárias capacitâncias elevadas, são utilizados capacitores eletrolíticos de alumínio ou tântalo. Os capacitores eletrolíticos de alumínio são muito usados em fontes de alimentação, em circuitos de som, rádio e TV, e até em placas de computador. Entretanto para as placas de computador é mais recomendável usar os capacitores de tântalo. Eles são mais caros, porém são mais duráveis e de menor tamanho. São muito usados em discos rígidos e telefones celulares, mas também os encontramos sendo usados como capacitores de desacoplamento do processador, nas placas de CPU. Infelizmente para economizar, muitos fabricantes de placas de CPU usam capacitores eletrolíticos de alumínio, ao invés de tântalo. Isso poderia ser aceitável, se levassem em conta a vida útil do capacitor. Existem capacitores eletrolíticos com duração de 10.000 horas, outros com 5.000 horas, outros com apenas 1.000 horas, que são mais baratos. Placas de CPU de baixo custo e baixa qualidade usam muitos componentes inadequados, sobretudo capacitores de baixa qualidade. Placas de CPU feitas por fabricantes comprometidos com a qualidade utilizam capacitores de tântalo ou então eletrolíticos de alumínio de longa duração. Bobina A bobina é um componente elétrico construído por um fio enrolado em várias voltas. Seu valor é a indutância, e a unidade de medida é o henry (H). Esta unidade é muito elevada para medir as bobinas da vida real, portanto são mais utilizados o milihenry (mH) e o microhenry (H). Figura 3.18 Bobinas e seus símbolos A bobina é atravessada facilmente pela corrente contínua. Corrente alternada de baixa freqüênica também tem facilidade para atravessar uma bobina, mas quanto maior é a freqüência, maior é a dificuldade. Esta característica é inversa à do capacitor. Por isso, associações de capacitores e bobinas são usados para formar filtros de vários tipos, como por exemplo, os sintonizadores. Quando giramos o botão sintonizador de estações de um rádio (DIAL), estamos na verdade atuando sobre um capacitor variável, associado a uma bobina, selecionado a freqüência desejada. 3-20 Hardware Total Transformador Quando duas bobinas são enroladas sobre o mesmo núcleo, temos um componente derivado, chamado transformador. Cada uma das bobinas é chamada de enrolamento. Quando aplicamos uma tensão no primeiro enrolamento (chamado de primário), podemos retirar uma outra tensão, sendo gerada pelo segundo enrolamento (secundário). Isto pode ser usado para aumentar ou reduzir a tensão. Em uma fonte de alimentação convencional (não chaveada), o primeiro circuito é um transformador, que recebe a tensão da rede elétrica (110 ou 220 volts) e gera no secundário uma outra tensão alternada, porém de menor valor. Figura 3.19 Transformador e seu símbolo Os transformadores têm muitas outras aplicações. São usados por exemplo como isoladores da linha telefônica em modems. Eles protegem (até certo ponto) o modem de eventuais sobretensões na linha telefônica. Pelo fato de terem uma indutância, eles também atuam como filtros de ruídos. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-21 Figura 3.20 Transformador usado em um modem. Diodo O diodo é um componente classificado como semicondutor. Ele é feito dos mesmos materiais que formam os transistores e chips. Este material é baseado no silício. Ao silício são adicionadas substâncias chamadas genericamente de dopagem ou impurezas. Temos assim trechos tipo N e tipo P. A diferença entre os dois tipos está na forma como os elétrons são conduzidos. Sem entrar em detalhes sobre microeletrônica, o importante aqui é saber que quando temos uma junção PN, a corrente elétrica trafega com facilidade do treho P para o trecho N, mas não consegue trafegar no sentido inverso. O diodo possui seus dois terminais ligados às partes de uma junção PN. A parte ligada ao P é chamada de anodo, e a parte ligada ao N é chamada de catodo. A corrente elétrica trafega livremente no sentido do anodo para o catodo, mas não pode trafegar no sentido inverso. Figura 3.21 Diodos e seu símbolo. Por causa desta característica, os diodos são usados, entre outras aplicações, como retificadores. Eles atuam no processo de transformação de corrente alternada em corrente contínua. LED 3-22 Hardware Total O LED é um tipo especial de diodo que tem a capacidade de emitir luz quando é atravessado por uma corrente elétrica. Como todo diodo, o LED (Light Emitting Diode) permite a passagem de corrente (quando acende) no sentido direto, do anodo para o catodo. No sentido inverso, a corrente não o atravessa, e a luz não é emitida. Figura 3.22 LEDs e seu símbolo. Existem LEDs que emitem luz vermelha, verde, amarela e azul. Existem LEDs que emitem luz infravermelha, usados em sistemas de alarmes. Existem ainda os que emitem luz vermelha ou verde, dependendo do sentido da corrente. São na verdade dois LEDs, um vermelho e um verde, ambos montados sobre a mesma base, e ligados em paralelo, um no sentido direto e outro no inverso. Este tipo de LED é usado, por exemplo, em gravadores de CD-ROM. Quando estão lendo, emitem luz verde ou amarela. Quando estão gravando, emitem luz vermelha. Display numérico A luz emitida por um LED parte de um pequeno ponto luminoso, onde está a junção PN. Graças ao um difusor ótico, que é uma semi-esfera, temos a sensação de que a luz sai de todo o LED, e não apenas da junção PN. Podemos ter difusores de vários formatos, inclusive retangulares. O display digital com LEDs é um conjunto com 7 LEDs, cada um deles com um difusor retangular. Muitas vezes existe um oitavo LED que indica o ponto decimal. Cada um dos segmentos do display pode ser aceso ou apagado individualmente, e dependendo da combinação, diferentes números são formados. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-23 Figura 3.23 Display digital formado por LEDs. Este possui 4 dígitos. Uma das características do display digital formado por LEDs é sua alta luminosidade. Em aplicações em que são usadas pilhas ou baterias, este tipo de display tem um problema: o consumo de corrente é relativamente elevado para a bateria. Mais eficiente é o display de cristal líquido, que não é luminoso, mas seu consumo de corrente é muito menor. As calculadoras e relógios digitais dos anos 70 usavam displays com LEDs. As pilhas das calculadoras ficavam logo gastas. Os relógios ficavam apagados, e era preciso pressionar um botão lateral para acender o display e ver as horas. Já nos anos 80, os displays de cristal líquido passaram a ser mais comuns em calculadoras, relógios e em outros aparelhos alimentados por baterias. Transistor Este é sem dúvida o mais importante componente eletrônico já criado. Ele deu origem aos chips que temos hoje nos computadores. Um processador, por exemplo, tem no seu interior, vários milhões de microscópicos transistores. Inventado nos laboratórios Bell nos anos 40, o transistor é um substituto das velhas válvulas eletrônicas, com grandes vantagens: tamanho minúsculo e pequeno consumo de energia. A figura 24 mostra alguns transistores e seu símbolo eletrônico. Note que existem vários tipos de transistores. Quanto ao sentido da corrente elétrica, os transistores são classificados como NPN e PNP, ambos mostrados na figura 24. 3-24 Hardware Total Figura 3.24 Transistores e seus símbolos Os transistores realizam inúmeras funções, sendo que as mais importantes são como amplificadores de tensão e amplificadores de corrente. Por exemplo, o sinal elétrico gerado por um microfone é tão fraco que não tem condições de gerar som quando é aplicado a um alto falante. Usamos então um transistor para elevar a tensão do sinal sonoro, de alguns milésimos de volts até alguns volts. Seria tensão suficiente para alimentar um alto falante, mas ainda sem condições de fornecer a potência adequada (a tensão está correta mas a corrente é baixa). Usamos então um segundo transistor atuando como amplificador de corrente. Teremos então a tensão igual à gerada pelo primeiro transistor, mas com maior capacidade de fornecer corrente. Os aumentos de tensão e de corrente são no fundo, aumentos de energia. Esta energia não é gerada a partir do nada. O transistor retira a energia necessária a partir de uma bateria ou fonte de alimentação. A figura 25 mostra o diagrama do circuito simples, com dois transistores, para amplificar o sinal gerado por um microfone para que seja aplicado em um alto falante. Note que os transistores não trabalham sozinhos. Eles precisam ser acompanhados de resistores, capacitores, e dependendo do circuito, outros componentes, para realizar suas funções. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-25 Figura 3.25 Amplificador transistorizado. MIC = Microfone AF1 = Alto falante VCC = Terminal positivo da bateria que alimenta o circuito GND = Terra, ou terminal negativo da bateria. Existem transitores de baixa, média e alta potência. Quanto maior é a potência, maior é o seu tamanho. Os transistores de alta potência em geral precisam ser montados sobre dissipadores de calor (coolers). Existem transitores especializados em operar com freqüências de áudio e outros especializados em altas freqüências, usados em circuitos de rádio e TV. Existem transistores especializados em chaveamento, indicados para operar em circuitos digitais. Existem fototransistores, que amplificam o sinal gerado pelo seu sensor ótico. Enfim, existem milhares de tipos de transistores, para as mais variadas aplicações. Regulador de voltagem Todos os circuitos eletrônicos necessitam, para que funcionem corretamente, do fornecimento de corrente vinda de uma bateria ou fonte de alimentação com valor constante. Por exemplo, se um circuito foi projetado para funcionar com 5 volts, talvez possa funcionar com tensões um pouco maiores ou um pouco menores, como 5,5 V ou 4,5 V, mas provavelmente não funcionará corretamente com valores muito mais altos ou muito mais baixos, como 6 V ou 4 V. Uma fonte de alimentação precisa portanto gerar uma tensão constante, independente de flutuações na rede elétrica e independente da quantidade de corrente que os circuitos exigem. Por isso todas as fontes de boa qualidade utilizam circuitos reguladores de voltagem. É possível criar um regulador de voltagem utilizando alguns transistores, resitores e um componente especial chamado diodo Zener, capaz de gerar uma tensão fixa de referência a ser “imitada” pela fonte. Os fabricantes construíram esses circuitos de forma integrada, semelhante a um chip, usando uma única base de silício. Os reguladores mais simples têm um 3-26 Hardware Total encapsulamento parecido com o de um transistor de potência, com três terminais. Um dos terminais é o terra, que deve ser ligado ao terminal negativo da fonte. O outro terminal é a entrada, onde deve ser aplicada a tensão bruta, não regulada. O terceiro terminal é a saída, por onde é fornecida a tensão regulada. A tensão de entrada deve ser superior à tensão que vai ser gerada. O regulador “corta” uma parte desta tensão de modo a manter na saída uma tensão fixa. Por exemplo, para alimentar um regulador de +5 Volts, podemos aplicar na entrada uma tensão não regulada de +8 Volts, podendo variar entre +6 e +10. A saída fornecerá +5 V, e o restante será desprezado. Figura 3.26 Reguladores de voltagem em uma placa de CPU. Muitos reguladores produzem tensões fixas, mas existem modelos que podem ser ligados a uma tensão de referência que pode ser programada. Nas placas de CPU existe um circuito responsável por gerar as tensões exigidas pelo processador. A maioria dos processadores modernos requer uma fonte de +3,3 V para operações externas, e uma fonte de valor menor para as operações internas. Dependendo do processador, esta tensão pode ser de +1,3 V, +1,6V, +1,7V, +2,1V ou praticamente qualquer valor entre 1 V e 3,5 V. Nos processadores mais novos, esses valores tendem a ser menores, em geral inferiores a 2 V. O circuito gerador de voltagem da placa de CPU toma como base a tensão de +3,3 V fornecida pela fonte de alimentação do computador, e em função do valor indicado pelo processador, gera a tensão necessária. Trata-se de um regulador de tensão variável e programável. Soquetes A maioria dos componentes eletrônicos são soldados nas suas placas. Outros componentes precisam ser removidos periodicamente para substituição ou manutenção. Por exemplo, uma lâmpada não é aparafusada ou soldada diretamente aos fios da rede elétrica. Ela é presa através de um bocal, e este sim é aparafusado aos fios. O bocal é na verdade um soquete para a Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-27 lâmpada, tanto que em inglês, é usado o termo socket para designar o bocal de uma lâmpada. Da mesma forma, certos componentes eletrônicos podem precisar ser removidos, trocados ou instalados. É o caso dos processadores, memórias e alguns chips. Para isso esses chips são encaixados sobre soquetes. Os soquetes sim, são soldados nas placas de circuito, e sobre eles encaixamos os chips. Figura 3.27 Soquete DIP. O tipo mais simples é o chamado de soquete DIP (dual in-line package). Ele é apropriado para chips que também usam o encapsulamento DIP. Existem soquetes DIP de vários tamanhos, com diferentes números de terminais (ou pinos). Podemos encontrar soquetes DIP com 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 28 pinos, e assim por diante. Em geral soquetes com mais de 32 pinos são mais largos que os com menos pinos. Na própria figura 28 vemos duas versões de soquetes de 28 pinos, sendo um largo e um estreito. Figura 3.28 Soquetes de vários tamanhos. 3-28 Hardware Total Todos os pinos dos soquetes são numerados, porém esta numeração não está indicada, mas fica implícita. Para saber o número de qualquer pino, basta localizar a posição do pino 1. Tanto os soquetes quanto os chips de encapsulamento DIP possuem uma extremidade diferente da outra, com um chanfro ou algum tipo de marcação. Muitas vezes esta marcação está desenhada na placa (os desenhos na placa são chamados de serigrafia). Quando olhamos um soquete de tal forma que o chanfro ou marcação fique orientada para a esquerda, o pino 1 é o primeiro na parte inferior (veja a figura 29). Os demais pinos seguem a seqüência, até a outra extermidade. No outro lado da mesma extremidade a seqüência continua, até o último pino do soquete, que fica na mesma extremidade que o pino 1. Figura 3.29 Numeração de alguns soquetes DIP. Quando vamos encaixar um chip em um soquete, temos que prestar atenção na orientação correta. O pino 1 do chip deve corresponder ao pino 1 do soquete. Se o encaixe for feito de forma invertida ou deslocada, o chip provavelmente queimará, e o mesmo pode ocorrer com a placa. Os chips também possuem um chanfro ou um ponto circular em baixo relevo para indicar a posição do pino 1, e a seqüência é a mesma do soquete (figura 30). Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-29 Figura 3.30 Posição do pino 1 nos chips. Os soquetes mais sofisticados são os dos processadores. Possuem mais de 300 pinos, alguns ultrapassando os 400. O número de pinos é tão grande que o encaixe se torna difícil. Cada pino requer uma pequena força para entrar sob pressão no furo correspondente do soquete, mas quando multiplicamos esta pequena força por 400, temos uma grande força. Como seria difícil encaixar e retirar o chip do soquete, foram adotados para esses casos os soquetes de força de inserção zero (Zero Insertion Force, ou ZIF). Eles possuem uma pequena alavanca lateral que ao ser aberta aumenta os furos onde os terminais (“perninhas”) do chip vão ser encaixados. O chip é posicionado com facilidade e então a alavanca é travada fazendo com que cada furo diminua e segure o terminal correspondente com boa pressão. *** 100% *** Figura 3.31 Encaixando um processador em um soquete ZIF. Em todos os processadores modernos, existem mecanismos que impedem que o encaixe seja feito de forma invertida. Existem por exemplo, furos a 3-30 Hardware Total menos em um ou dois cantos do soquete, bem como pinos a menos em um ou dois cantos do processador, fazendo com que o encaixe só possa ocorrer na posição certa. Figura 3.32 Furações diferentes no processador e no soquete ZIF impedem o encaixe invertido. Devemos entretanto tomar cuidado com certos processadores antigos. Os processadores 486 e 586 não possuem diferenças entre as posições de encaixe, portanto um usuário distraído conseguirá fazer o encaixe de 4 formas diferentes, sendo uma correta e 3 erradas. As formas erradas causarão a queima do processador. Devemos portanto prestar atenção no chanfro existente no processador. Um dos seus cantos é diferente dos outros, e este deve corresponder ao pino 1 do soquete. O pino 1 do soquete, por sua vez, é aquele mais próximo da “dobradiça” da alavanca. Figura 3.33 Orientação correta de processadores 486 e 586. As setas indicam a posição do pino 1. De um modo geral, vários chips possuem pinos simétricos e por isso podem ser indevidamente encaixados de forma errada, causando sua queima. Ao Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-31 fazer o encaixe temos sempre que procurar uma indicação de pino 1 no soquete ou na serigrafia, e a indicação de pino 1 no chip. Esta indicação é sempre apresentada na forma de um canto diferente ou marcado com um ponto. Preste atenção também na posição do chanfro existente no chip. Figura 3.34 Indicações de pino 1 em um chip e no seu soquete. Slot O slot é um tipo especial de soquete. A diferença é que normalmente são usados para o encaixe de placas, apesar de serem usados também para certos processadores. A figura 35 mostra alguns slots encontrados em placas de CPU. Figura 3.35 Slots de uma placa de CPU. Um slot é um conector plástico com uma, duas ou três fendas alinhadas, nas quais existem internamente, duas seqüências de contatos elétricos. A placa a ser conectada possui contatos em ambas as faces, que correspondem a contatos nessas duas fileiras do slot. 3-32 Hardware Total Entre 1997 e 2000, os principais processadores foram produzidos em versões para encaixe em slots. Eram os processadores Pentium II, bem como as primeiras versões dos processadores Celeron, Pentium III e Athlon. As placas de CPU correspondentes tinham slots próprios par ao encaixe desses processadores. Este método de encaixe caiu em desuso, mas dependendo das características de futuros processadores, nada impede que venham a ser novamente adotados. O próprio processador Intel Itanium e seus sucessores serão produzidos inicialmente em versões de cartucho. Figura 3.36 Slot para processador. Normalmente os slots possuem dispositivos que impedem que seja feito o encaixe de forma invertida, ou que seja encaixada uma placa não compatível com o slot. Por exemplo, não conseguiremos instalar uma placa de vídeo AGP em um slot PCI pois a chapa traseira do gabinete do computador impedirá o posicionamento da placa. Processadores Pentium II, Pentium III e Celeron não podem ser encaixados em um slot para processador Athlon, e vice-versa, mas um usuário distraído pode conseguir posicionar o processador de trás para frente, queimando tanto o processador como a placa. Instalar processadores não é tarefa para leigos. É preciso saber reconhecer os processadores e também saber os modelos suportados por cada placa de CPU. Conectores Um conector é uma peça contendo um grupo de contatos elétricos relacionados uns com os outros. Por exemplo, na extremidade do cabo que parte do monitor, existe um conector de 15 pinos que é ligado em outro conector correspondente da placa de vídeo. Os sinais existentes nesses 15 pinos são diferentes, mas estão relacionados entre si. Existem por exemplo 2 pinos para a transmissão do vermelho, 2 para o verde e 2 para o azul. Existem pinos para transmissão do sincronismo horizontal e sincronismo vertical. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-33 Figura 3.37 Conectores do monitor e da placa de vídeo. Muitos conectores são internos, outros são externos. Os internos são usados para conexões dentro do computador. Os externos são usados para ligar dispositivos externos. Conectores trabalham aos pares, e normalmente um é chamado “macho” e o outro “fêmea”. Obviamente o tipo macho é aquele com pinos metálicos, que se encaixam sobre os orifícios metalizados do conector fêmea correspondente. Realmente tem uma certa conotação sexual. Entre os conectores externos, citamos os da impressora, do teclado, do mouse, do joystick, da rede elétrica, do modem, das caixas de som e microfones e diversos outros. Todos serão apresentados em partes oportunas deste livro. Os conectores internos também são diversos: da fonte de alimentação, do disco rígido, do drive de disquetes, do drive de CD-ROM, e assim por diante. Um conector muito importante é o do cabo que liga o disco rígido à sua interface (figura 38). Trata-se de um conector macho de 40 pinos, encontrado na placa de CPU. Observe que em qualquer caso existe a indicação da posição do pino 1 deste conector. 3-34 Hardware Total Figura 3.38 Conector da interface IDE e a posição do pino 1. No conector da interface do disco rígido, encaixamos um cabo que leva os sinais até o disco rígido propriamente dito. Em uma das extremidades deste cabo existe um conector fêmea correspondente. Este conector é ligado a aquele existente na placa de CPU, e temos que prestar atenção na posição do pino 1. Basta observar que um dos fios do cabo é pintado de vermelho. A posição do fio vermelho corresponde ao pino 1 do conector do cabo, que deve estar alinhado com o pino 1 do conector existente na placa. Figura 3.39 Um dos fios do cabo é pintado, geralmente de vermelho, o que indica a posição do pino 1. Cabo flat Alguns dispositivos são ligados diretamente aos outros, usando apenas conectores. O processador, as memórias e os chips são encaixados diretamente em seus soquetes. As placas de expansão são conectadas diretamente nos seus slots. Existem entretanto vários casos de conexões elétricas que precisam ser feitas através de cabos. Por exemplo, o disco rígido não pode ser ligado diretamente na placa de CPU. Um cabo apropriado é então usado para esta conexão. O mesmo ocorre com o drive de CD-ROM, drive de disquetes e vários outros dispositivos. Quando o número de sinais Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-35 elétricos do conector é muito grande, a forma mais eficiente de realizar a conexão é utilizando o chamado cabo flat. Existem cabos flat com diversos números de condutores. O cabo usado para o drive de disquetes usa 34 vias. Os cabos usados em discos rígidos IDE usam 40 ou 80 vias. Os cabos usados por discos e dispositivos SCSI podem usar 50, 68 ou 80 vias. Enfim, são vários padrões para diversas aplicações. Os cabos flat possuem no mínimo dois conectores, que ligam um dispositivo à sua interface. Certas interfaces permitem ligar dois ou mais dispositivos, portanto os cabos flat correspondentes possuem dois ou mais conectores. Figura 3.40 Cabo flat para discos rígidos IDE. Todos os cabos flat possuem um dos seus fios pintado de vermelho (em alguns casos de outra cor). Este é o fio número 1, que corresponde ao pino 1 de cada conector, que por sua vez têm que corresponder aos pinos 1 dos conectores onde são encaixados. Jumpers e microchaves São dispositivos bastante comuns na maioria das placas, principalmente nas placas de CPU. Vejamos inicialmente o que é um jumper. Eletricamente funciona como um minúsculo interruptor. Quando está instalado, permite a passagem de corrente. Quando é retirado, impede a passagem de corrente. 3-36 Hardware Total Figura 3.41 Funcionamento de um jumper. O jumper é uma pequena peça plástica com dois orifícios metalizados e ligdos internamente. Devem ser encaixados em pinos metálicos instalados nas placas. Quando o jumper está encaixado, a corrente o atravessa, passando de um pino para outro. Quando é retirado, a passagem de corrente fica desabilitada. A figura 41 mostra o acionamento de um LED através de um jumper. Note que o jumper é equiavalente a uma chave ou interruptor. Fisicamente o jumper é a pequena peça, como as mostradas na figura 42. Figura 3.42 Jumpers. A microchave ou dip switch é um dispositivo que desempenha a mesma função que o jumper. A diferença é que seu formato é similar ao de um chip. Além disso, as microchaves são apresentadas em grupos, em geral de 4 ou 8 chaves. Cada chave pode ser posicionada nas posições ON e OFF, o que equivale a configurações com jumper e sem jumper, respectivamente. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-37 Figura 3.43 Microchaves. Os jumpers e microchaves possuem várias aplicações. Nas placas de CPU, servem para habilitar e desabilitar o funcionamento da bateria, selecionar o tipo e a velocidade das memórias, a velocidade e a tensão do processador, entre varias outras funções. Cristal Todos os circuitos digitais dependem de uma base de tempo para poderem funcionar. Por exemplo, um relógio digital precisa de um circuito capaz de gerar pulsos digitais a cada centésimo de segundo. Nesse caso, 100 desses pulsos correspondem a 1 segundo, e a partir daí são feitas contagens de minutos, horas, etc. Outros circuitos digitais também necessitam de geradores de base de tempo similares. O cristal é o componente responsável pela geração da base de tempo. Cristais são produzidos para entrar em ressonância em uma determinada freqüência. Eles são muito precisos nesta tarefa. São capazes de gerar freqüências fixas, com precisão da ordem de 0,001%. Os cristais são muito sensíveis, por isso são protegidos por um encapsulamento metálico. A figura 44 mostra alguns cristais encontrados nas placas de um computador. 3-38 Hardware Total Figura 3.44 Cristais. Gerador de clock Um cristal não trabalha sozinho na geração de freqüências que mantém a cadência de funcionamento dos circuitos digitais. São usados circuitos chamados osciladores, e o cristal serve apenas como a referência para esses circuitos. Existem chips que são capazes de gerar diversos valores de freqüência, a partir de um cristal de referência. Um circuito oscilador gera uma única freqüência. Já um circuito gerador de clock é capaz de gerar vários valores de freqüências, e cada uma delas pode ser programada, ou seja, seu valor pode ser escolhido entre várias opções. Por exemplo, certas placas de CPU podem utilizar processadores com clocks externos de 66, 100 ou 133 MHz. O valor escolhido é determinado através da programação do gerador de clock. Figura 3.45 Um chip gerador de clock. Componentes SMD Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-39 Antigamente a montagem de uma placa de circuito era um processo extremamente demorado e precisava ser feito manualmente. Os componentes eram encaixados em furos existentes nas placas, e a seguir eram soldados. Eram necessárias várias horas para realizar este trabalho, e o custo final era muito elevado, já que o trabalho consumia muita mão de obra. Hoje em dia é utilizado um processo muito mais rápido, graças à tecnologia SMD (Surface Mounted Devices, ou dispositivos montados na superfície). Os componentes não têm mais terminais para serem encaixados em furos das placas de circuito. Ao invés disso, eles são colocados sobre a superfície da placa. Uma camada de pasta de solda (resina com minúsculas partículas de solda em estado sólido) é previamente aplicada sobre a placa, ainda sem componentes. A seguir uma grande máquina coloca os componentes SMD nos seus lugares. A placa é encaminhada para um forno que derrete a pasta de solda, fixando definitivamente os componentes. No final deste capítulo mostraremos a fabricação de placas na linha de montagem da Itautec. O gerador de clock mostrado na figura 45, bem como os pequenos componentes ao seu redor, são do tipo SMD. Eles não têm “perninhas” (ou terminais) como os componentes convencionais. São indicados para produção de peças em alta escala, enquanto os componentes convencionais são indicados para montagem em pequena escala. Voltagens e bits Uma das características mais importantes dos circuitos digitais é a representação dos bits 0 e 1 através de dois valores de tensão. Em geral é usado um valor pequeno, entre 0 e 0,3 volts, para indicar o bit 0, e um valor um pouco maior, da ordem de alguns poucos volts, para indicar o bit 1. Por exemplo, típicos chips de memória usam cerca de 0,2 V para representar o bit 0 e em torno de 2,4 V para representar o bit “1”. Valores diferentes podem ser usados, dependendo da tecnologia. Por exemplo, no interior dos processadores modernos, os niveis de tensão são ainda mais baixos. São usados internamente valores em torno de 1,0 a 1,5 volts para representar o bit 1, e um valor sempre próximo de 0 V para representar o bit 0. Seja qual for o caso, o nível de tensão que representa o bit 0 será sempre um valor positivo, apesar de muito pequeno. Da mesma forma, o nível de tensão que representa o bit 1 será sempre um valor um pouco menor que a tensão da fonte de alimentação. A maioria dos chips existentes nas placas modernas opera com alimentação de 3,3 volts, mas muitos já operam com apenas 2,5 volts. Há alguns anos atrás a maioria dos chips operavam com 5 volts. 3-40 Hardware Total Teoricamente quaisquer níveis de voltagem poderiam ser usados para representar os bits 0 e 1. Na prática são usados valores pequenos, para que o consumo de energia e a dissipação do calor também sejam pequenos, principalmente nos computadores. Valores maiores podem ser encontrados em alguns cicuitos. Por exemplo, em um relógio despertador digital alimentado por uma bateria de 9 volts, o bit 1 pode ser representado por um valor superior a 8 volts, e o bit 0 por um valor menor entre 0 e 1 volt. Figura 3.46 Medindo as tensões que representam os bits em um chip alimentado por 3,3 volts. A figura 46 mostra uma medida teórica das tensões em pinos de um chip, representando bits 0 e 1. O pino que apresenta a tensão de 0,13 volts corresponde a um bit 0. Os outros dois pinos indicados, com tensões de 2,83V e 2,74V representam bits 1. Os valores de tensão que representam os bits podem variar sensivelmente de um chip para outro, ou mesmo de um pino para outro. Não existe um valor exato, e sim, uma faixa de valores. Na prática esta medida nem sempre pode ser feita com um multímetro. Quando um chip está trabalhando, seus bits estão variando rapidamente, entre 0 e 1. Um multímetro não é capaz de medir tensões variáveis em alta velocidade, é adequado a medir apenas tensões constantes. Supondo que este chip esteja fornecendo bits constantes, mediríamos valores como os da figura 46. Em alguns casos um chip pode realmente apresentar valores constantes. Por exemplo, o chip que contém a interface de impressora pode transmitir bits variáveis enquanto está sendo produzida uma listagem, mas ao terminar, pode manter fixo em suas saídas o código binário do último dado enviado para a impressora. Neste ponto poderámos fazer uma medida usando o multímetro, como a apresentada na figura 46. Observe na figura 46 mais um detalhe importante sobre os níveis de tensão que representam os bits. Os valores especificados não são exatos, e sim, valores extremos. Por exemplo, um fabricante de memórias pode especificar: Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-41 VOHmin = 2,4 V VOLmax = 0,4 V Significa que a tensão de saída nos seus terminais que representa o bit 1 (Voltage Output High) é de no mínimo 2,4 volts. Pode assumir valores maiores, como no exemplo da figura 46, onde medimos 2,83 e 2,74 volts. Da mesma forma, este fabricante especifica que a tensão de saída que representa o bit 0 (Voltage Output Low) é de no máximo 0,4 volts. Pode assumir valores menores, como os 0,13 volts indicados na figura. Os projetistas de hardware sempre levam em conta faixas de valores, tensões máximas e mínimas, e assim por diante. Tristate ou alta impedância Quando um circuito digital está em operação normal, pode gerar na sua saída, tensões correspondentes aos bits 0 e 1. Existe entretanto um terceiro estado no qual um circuito pode operar. É o chamado terceiro estado (tristate) ou alta impedância. Em inglês são usados também os termos high impedance ou float (flutuar). É como se o circuito estivesse desconectado. Imagine por exemplo dois módulos de memória, cada um encaixado em seu respectivo soquete. Digamos que cada um desses módulos tenha 64 MB. Quando o processador acessa um endereço de memória entre 0 e 64 MB, o primeiro módulo está ativo e o segundo fica em tristate. Quando é acessado um endereço superior a 64 MB, e até 128 MB, o segundo módulo estará ativo e o primeiro estará em tristate. O uso do terceiro estado é necessário para que dois ou mais circuitos possam operar ligados ao mesmo ponto, ou ao mesmo barramento, porém apenas um de cada vez deverá entregar seus bits, e os demais devem ficar como se estivessem desligados. No terceiro estado, os circuitos estão energizados, mas sua resistência elétrica torna-se tão elevada que consomem uma corrente desprezivelmente pequena, não afetando o funcionamento dos demais circuitos. É como aquele velho ditado, “quando um burro fala o outro abaixa a orelha”. O burro que está falando é o circuito ativo, gerando seus bits. Os burros de orelhas abaixadas são os circuitos que estão no terceiro estado. Existem vários exemplos de uso do terceiro estado. Um deles é o uso do DMA (acesso direto à memória). Em condições normais, o processador gera os endereços e os sinais de controle da memória. Quando é feita uma transferência de dados por DMA, o processador entra em tristate e deixa que o circuito controlador de DMA (que na verdade faz parte do chipset) realize a transferência, gerando seus próprios endereços e sinais de controle para a 3-42 Hardware Total memória. Quando o processador está em uso normal, o controlador de DMA fica em tristate. Outro exemplo: várias placas de expansão estão conectadas no barramento PCI de uma placa de CPU, e todas elas podem transmitir dados através do seu slot, porém elas não podem fazer transmissões no mesmo instante. No instante em que uma placa envia dados (ou que o processador comanda uma leitura dos seus dados), as demais placas mantém suas saídas em tristate. A maioria dos chips tem a capacidade de entrar em tristate. Eles possuem um pino (ou seja, uma “perninha”) chamado CS, ou chip select. Quando este sinal está ativado, o chip está em uso normal. Quando este sinal é desativado, o chip entra em tristate. Diagramas de tempo Como mencionamos, os bits representados pelos circuitos digitais variam bastante ao longo do tempo. Por exemplo, em um moderno chip de memória, os bits podem variar mais de 100 milhões de vezes a cada segundo, ora representando 0, ora representando 1. Um diagrama de tempo é um gráfico simplificado que mostra os valores dos bits ao longo do tempo, como o vemos na figura 47. Figura 3.47 Diagrama de tempo. Um diagrama de tempo pode representar um ou vários sinais digitais simultaneamente. Neste caso é usado um único eixo Y, representando o tempo, e vários eixos X independentes, cada um deles representando um sinal digital diferente. Cada sinal digital por sua vez assume valores 0 e 1 ao longo do tempo. O diagrama da figura 47 representa dois sinais digitais. Neste diagrama podemos observar, além dos trechos nos quais o circuito gera bits 0 e 1, um pequeno intervalo de tempo em cada transição de 1 para 0 ou de 0 para 1, representados por trechos inclinados do gráfico. Esta transição deveria ser instantânea, do ponto de vista matemático, mas na prática leva um certo tempo, bastante pequeno, Por exemplo, um chip que Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-43 gera bits diferentes a cada 10 ns (10 bilionésimos de segundo) pode demorar entre 1 e 2 ns para mudar seu estado de 0 para 1 ou de 1 para 0. Observe ainda que um diagrama de tempo não é a mesma coisa que um gráfico de tensão ao longo do tempo. Um gráfico de tensão ao longo do tempo mostra os valores de tensão existentes em um ponto de um circuito, e não os bits que representam. A figura 48 mostra um exemplo de gráfico de tensão ao longo do tempo, com todas as suas imperfeições. Este tipo de gráfico pode ser visualizado através de um aparelho chamado osciloscópio, usado em laboratórios de eletrônica. Figura 3.48 Gráfico de voltagem ao longo do tempo. No gráfico da figura 48, a tensão começa com um valor baixo, representando um bit 0. No instante T1 começa a transição para representar um bit 1. O gráfico assume um trecho crescente e rápido, mas não se estabiliza imediatamente no seu valor máximo. A tensão atinge momentaneamente um valor máximo, em T2. A seguir reduz oscilando até se estabilizar em um valor definitivo, ou então limitada em uma faixa pequena. Este fenômeno é chamado de overshoot. No instante T3 o overshoot terminou ou foi reduzido a um valor que não afeta os circuitos e a tensão é considerada estabilizada. No instante T4 começa a transição de 1 para 0, que termina em T5. Segue-se um trecho em que a tensão já tem o valor 0, mas ainda não estabilizou no seu valor definitivo. Este trecho é o undershoot, e dura até o instante T6. Existem outras imperfeições mesmo nos trechos em que a tensão está estabilizada há “bastante tempo” em valores Low e High (0 e 1). Essas imperfeições são chamadas de ripple (em português, ruído). São uma espécie de interferência vinda da fonte de alimentação e de circuitos adjacentes. Quando dois circuitos estão próximos, transições binárias em um deles pode 3-44 Hardware Total irradiar ondas eletromagnéticas que produzem interferências captados pelo outro. Essas interferências também pode chegar da própria fonte de alimentação. Quando um chip faz transições rápidas entre bits 0 e 1, seu consumo de corrente pode variar na mesma velocidade, e a fonte de alimentação, ao tentar suprir esta variação de corrente, pode sofrer uma pequena variação nas suas saídas. É o ripple da fonte de alimentação, que é propagado para todos os demais circuitos. O ripple não pode ser muito acentuado, caso contrário irá comprometer os valores dos bits. Em um circuito digital bem projetado, o overshoot e o undershoot devem assumir proporções não muito exageradas para que não impeçam o correto funcionamento dos chips. Isto é conseguido com o uso de uma fonte de alimentação bem projetada, com capacitores de desacoplamento ao lado de cada chip e utilizando técnicas apropriadas para o traçado das trilhas do circuito impresso da placa. Respeitadas essas condições, o projetista não precisa se precisa se preocupar com o overshoot, com o undershoot nem com o ripple da fonte de alimentação, mas precisa se preocupar com o tempo gasto nas transições binárias, ou seja, nas mudanças de 0 para 1 e de 1 para 0. Por isso são usados os diagramas de tempo, onde são indicados os trechos inclinados que representam as transições, mas não são mostrados os detalhes como overshoot, undershoot e ripple. Durante o projeto de um circuito digital, o projetista deve inicialmente desenvolver uma fase na qual é levada em conta a qualidade das tensões dos circuitos. O ripple deve ser baixo, assim como o overshoot e o undershoot. Deve ser levado em conta o valor, o tipo e a qualidade dos capacitores de desacoplamento ligados em cada chip. Deve ser levada em conta a qualidade da fonte de alimentação e o traçado das trilhas de circuito da placa. O leitor pode não ser um projetista de placas, mas aqui pode entender como a baixa qualidade da fonte e dos capacitores, aliado a um traçado mal feito, contribuem para a ocorrência de erros que se manifestam no mau funcionamento do computador. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-45 Figura 3.49 Glitch. O surgimento de um “pico de voltagem” indevido, mostrado no gráfico tensãoxtempo acima, corresponde a um bit 1 indevido que surge rapidamente, voltando a zero. Sendo indevidamente gerado, provoca resultados indevidos no funcionamento do circuito digital. A figura 49 mostra uma outra imperfeição nas tensões de um circuito digital. É o que chamamos de glitch. Trata-se de uma interferência na qual o valor de tensão especificado é momentaneamente alterado no sentido do bit oposto, produzindo uma variação binária indesejável. O glitch pode ocorrer quando o overshoot ou o undershoot são muito exagerados, ou quando um capacitor de desacoplamento está mal dimensionado ou defeituoso, ou mesmo quando existe um erro de projeto. Um circuito digital que recebe na sua entrada uma tensão com glitch vai entendê-lo como uma transição binária que na verdade não existe. O resultado é o mau funcionamento do circuito. Você certamente já viu a palavra glitch no cinema mas talvez não se lembre. No filme Robocop 1 (versão legendada), aquele imenso robô aponta a metralhadora para um funcionário da OCP e diz “Polícia de Detroit, largue a arma, você tem 30 segundos...”. A seguir, mesmo depois que o sujeito joga a arma no chão, o robô avisa: “Você tem 20 segundos.. você tem 10 segundos”, então metralha o infeliz (aliás, que filme ruim...). O responsável pelo robô explica-se ao presidente da empresa: “foi apenas um glitch...”. Depois de garantir que o circuito tem tensões estáveis, com imperfeições mínimas e sem glitch, o projetista passa a uma fase em que leva em conta apenas os valores binários e os períodos de transição. Essas são portanto as informações apresentadas nos diagramas de tempo. 3-46 Hardware Total Figura 3.50 Convenções usadas em um diagrama de tempo. A figura 50 mostra alguns símbolos de eventos encontrados em diagramas de tempo: a) Trigger positivo Este símbolo indica que no instante em que um sinal digital sofre uma transição de 0 para 1, um evento ou mudança em outro sinal digital será ativado. b) Trigger negativo Similar ao positivo, exceto que o evento é disparado na transição binária de 1 para 0. c) Retardo entre dois sinais Mostra a dependência temporal entre dois sinais relacionados. É usado quando é informação relevante saber que um determinado sinal será ativado depois de um determinado tempo a partir do qual o primeiro é ativado. d) Indicação de barramento Para evitar que um diagrama fique muito extenso, podemos agrupar vários sinais relacionados em um único eixo. Usamos para representar, por exemplo, o barramento de dados do processador ou memória, o barramento de endereços, o conjunto de dados que estão trafegando através de uma interface. Não existe interesse em especificar o valor individual de cada um dos sinais digitais. Eles formam um grupo, e alguns deles podem ser 1 e outros serem 0, e o circuito funcionará independentemente dos valores. e) Mudança de estado em ponto indeterminado Todos os circuitos digitais apresentam pequenas variações, mas os fabricantes sempre especificam valores máximos e mínimos. Por exemplo, um determinado circuito pode apresentar um tempo médio de resposta de 15 ns, mas alguns componentes podem chegar a 10 ns, outros a 20 ns. Em certos casos o projetista precisa compatibilizar seu circuito com componentes mais Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-47 lentos e mais rápidos. Neste caso precisa levar em conta o primeiro instante e o último instante em que um sinal digital pode ser ativado. f) Don’t care Significa “não importa”. O sinal digital poderá ter neste período, qualquer valor (obviamente, 0 ou 1), sem afetar o funcionamento do circuito. Por exemplo, se fizermos o diagrama da transmissão de dados por uma interface paralela, este diagrama deve começar indicando o dado que estava presente nas saídas da interface antes de começar a nova transmissão. Neste caso, não importa o dado que existia antes. Fazemos então a sua indicação como “don’t care”. g) Tristate Este símbolo é usado para representar períodos de tempo nos quais um sinal digital encontra-se em tristate (terceiro estado, ou alta impedância). Como exercício você poderá agora fazer o download de manuais de chips, memórias e processadores, encontrados nos sites dos seus fabricantes, e observar os diagramas de tempo mostrados. Poderá então entender melhor o funcionamento de vários desses chips. Ao longo deste livro usamos vários diagramas de tempo para explicar o funcionamento dos circuitos de um PC. OBS: Quando um sinal tem valor 1 quando está em repouso e valor 0 quando está ativo, dizemos que é um sinal de lógica negativa. Sinais com esta característica são indicados com um traço horizontal sobre o seu nome, ou então com um símbolo “#” à sua direita, ou um “n” à sua esquerda. Por exemplo, se um sinal RESET é ativo em 0, indicamos como RESET# ou nRESET. Microeletrônica A microeletrônica consiste em projetar e produzir circuitos utilizando componentes de tamanho microscópico. Usando materias e técnicas apropriadas, é possível contruir transistores, resistores, capacitores, diodos e indutores, cada um deles com tamanhos menores que 1 milésimo de milímetro. Os componentes tradicionais, comprados em forma avulsa no comércio e usados nos circuitos de som, rádio e TV, são chamados de componentes discretos. Um circuito integrado ou chip é um circuito complexo porém de tamanho reduzido. É equivalente ao circuito de uma placa com componentes discretos, mas pelo fato de utilizar componentes integrados microscópicos, seu tamanho total é da ordem de 1 centímetro quadrado, ou mesmo menor. 3-48 Hardware Total Os componentes de um chip são como se fossem “pintados” na sua minúscula base, chamada substrato. O seu processo de fabricação é entretanto bem mais complexo que uma simples pintura. Trata-se de um processo um pouco químico, um pouco fotográfico, uma difusão de moléculas dentro da base de silício, formando camadas que compõem os circuitos. A maioria dos materiais são divididos em duas categorias: condutores e isolantes. O condutor é um material que tem facilidade em conduzir corrente elétrica. Todos os metais são condutores. Já os isolantes são materiais que dificultam a passagem da corrente elétrica. A borracha é um exemplo típico de isolante, assim como o vidro, madeira, plásticos em geral, etc. Existem entretanto alguns materiais que ora se comportam como condutores, ora como isolantes. São os chamados semicondutores, e os principais deles são o silício e o germânio. A maioria dos transistores e chips utilizam o silício em sua fabricação. O germânio é utilizado em alguns componentes especiais, como transistores para altas freqüências. Para que os semicondutores possam variar sua resistividade, é preciso que lhe sejam adicionados materiais especiais, chamados de dopagem. Existem dopagens tipos N e P (negativa e positiva), e a sua combinação é usada na formação dos transistores, diodos e demais circuitos no interior de um chip. Figura 3.51 Foto ampliada do corte transversal de um microscópico trecho de um chip. A parte mostrada mede alguns poucos milésimos de milímetro. Um chip é formado por sucessivas camadas de materiais diferentes. A base na qual um chip é construído (substrato) é feita de silício puro, ou seja, sem dopagem. Sobre esta base são aplicadas dopagens sucessivas, formando trechos tipos N e P. Eventuais ligações são feitas com camadas de alumínio ou cobre. Em certos trechos também são usadas camadas de óxidos como isolantes. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-49 Figura 3.52 Funcionamento de um transistor MOS e seu símbolo. A figura 52 ilustra o funcionamento de um tipo especial de transistor usado para formar os chips. Trata-se do transistor MOS. Recebe este nome porque é formado por camadas de metal, óxido e semicondutor (Metal Oxide Semiconductor). Este transitor possui três terminais, chamados de source, drain e gate. O terminal source é ligado à tensão positiva da fonte, através de um resistor. Ele é a saída do circuito, que pode representar bits 0 ou 1. O terminal drain é ligado ao terra, ou seja, o polo negativo da bateria. O terminal de entrada é o gate, e é usado para controlar a corrente que passa entre source e drain. Quando o gate é ligado a uma tensão baixa (bit 0), não passa corrente entre source e drain. Sendo assim, o source terá uma tensão elevada (bit 1), já que fica ligado ao polo positivo da bateria, através de um resistor. Quando o gate é ligado a uma tensão alta (bit 1), passará uma corrente entre source e drain. A resistência entre esses dois pontos será baixa, e a tensão medida no source será próxima de 0 volt. Teremos assim um bit 0 em sua saída. O circuito formado por este transistor e um resistor é o que chamamos de inversor, e é mostrado na figura 53. A operação lógica que realiza é a inversão de bits. Ao ser aplicado um bit 1 na sua entrada, produzirá um bit 0 na saída. Ao ser aplicado um bit 0 na entrada, produzirá um bit 1 na saída. 3-50 Hardware Total *** 35% *** Figura 3.53 Inversor MOS. Um fator bastante importante é a medida dos microscópicos transistores que formam os chips, como os mostrados na figura 52. Com o passar dos anos, dimensões cada vez menores têm sido utilizadas. A unidade usada para medir esses transistores é o mícron (símbolo ). Cada mícron é equivalente a um milésimo de milímetro. Os chips modernos apresentam transistores medindo uma fração do mícron. No ano 2001, os processadores modernos usavam tecnologia de 0,18 mícron, e já existiam modelos com a tecnologia de 0,13 mícron. Usar transitores menores significa:    Menor voltagem Menor dissipação de calor Menor custo de produção A tabela que se segue mostra a evolução das tecnologias de fabricação nos últimos anos: Ano 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 Tecnologia 1 0,8  0,5  0,35  0,25  0,18  0,13  Voltagem 5V 5V 3,3 V 2,5 V 1,8 V 1,5 V 1,3 V Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-51 Figura 3.54 Foto ampliada de um transistor com 0,13. Não apenas transistores podem ser construídos através de microeletrônica. Pequenos trechos de semicondutores podem formar resistores. Placas paralelas de metal formam capacitores, e trilhas de metal dispostas em forma espiral formam bobinas. Chips usados em telecomunicações utilizam no seu interior, bobinas e capacitores, além dos transistores e resistores. Chips usados em eletrônica digital (processadores, memórias, chipsets, etc) em geral apresentam apenas transistores e alguns resistores. A figura 55 mostra o trecho ampliado de um chip usado em telecomunicações, onde podemos ver as espirais que formam as bobinas e as grandes áreas que formam os capacitores. Figura 3.55 Foto ampliada do interior de um chip contendo bobinas e capacitores. Os chips são produzidos em grandes pastilhas circulares de 20 ou 30 cm de diâmetro chamadas waffers. A indústria tem trabalhado durante os últimos anos com waffers de 20 cm, e apenas em 2001 começaram a ser adotados os waffers de 30 cm, com várias vantagens. Em cada waffer são construídas dezenas ou centenas de chips, como vemos na figura 56. Depois de prontos os chips são separados um dos outros através de corte. São testados e finalmente encapsulados. 3-52 Hardware Total Figura 3.56 Vários chips em um waffer. O processo de encapsulamento consiste em alojar a pastilha do chip em uma carcaça externa, que pode ser de plástico ou cerâmica. Também é feita a ligação dos seus pontos de contato nos terminais externos (as “perninhas” do chip). CMOS Os circuitos integrados digitais devem ter o menor número possível de resistores. Esses componentes, mesmo no interior dos chips, ocupam áreas muito maiores que os transistores. Além disso produzem maior dissipação de calor e retardos que tornam os chips mais lentos. Por isso os projetistas tentam na medida do possível usar os próprios transistores para substituir os resistores. Daí surgiram os circuitos CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Consiste em utilizar no circuito da figura 53, um segundo transistor no lugar do resistor. Este segundo transistor possui características inversas às do primeiro. São chamados transistores complementares. Um transistor é do tipo NMOS, e o outro é tipo PMOS. Quando um transistor conduz, o outro não conduz, e vice-versa. O resultado é o mesmo obtido com o uso do resistor, porém ocupando muito menos espaço, consumindo menos energia e com mais velocidade. O arranjo completo é mostrado na figura 57. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-53 Figura 3.57 Circuito equivalente de uma célula CMOS. Este circuito é o inversor, o mais simples dos operadores lógicos. Ele gera um bit 1 quando recebe um bit 0, e gera um bit 0 quando recebe um bit 1. Outras funções lógicas mais complexas são implementadas com arranjos parecidos. Observe que ambos os transitores possuem seus terminais gate interligados. Quando esta entrada recebe um bit 1, ou seja, um nível de tensão elevado, o transitor inferior conduzirá corrente, e o superior ficará cortado, ou seja, sem conduzir. Isto fará com que a saída fique com tensão baixa, ou seja, um bit 0. Quando a entrada receber um bit 0, o transistor inferior ficará cortado, sem conduzir, e o transistor superior irá conduzir, fazendo com que sua saída fique com uma tensão quase igual à da fonte de alimentação (bit 1). A figura 58 mostra como o par CMOS é construído em um chip. Figura 3.58 Camadas que formam o par CMOS. A maioria dos chips modernos utilizam a tecnologia CMOS. Existem outras tecnologias que são utilizadas em aplicações nas quais o CMOS não pode ser aplicado. Por exemplo, os pares CMOS não são indicados quando é necessário fornecer correntes elevadas, como por exemplo, para alimentar os 3-54 Hardware Total slots de um barramento. Nesses casos são usados circuitos lógicos TTL, que consomem mais energia, mas também podem fornecer mais corrente. Muitos chips utilizam internamente células CMOS e externamente apresentam entradas e saídas TTL. Muitas pessoas ouvem falar em CMOS pela primeira vez ao tomarem contato com o chamado CMOS Setup de placas de CPU. Acabam conhecendo o ”chip CMOS”, no qual existe uma pequena área de memória para armazenar configurações do BIOS da placa de CPU, além de um relógio permanente. O “chip CMOS” é alimentado por uma bateria que o mantém em funcionamento mesmo quando o computador está desligado. Aqui está um fato curioso: praticamente todos os chips do computador utilizam a tecnologia CMOS. É errado pensar que apenas o popular “chip CMOS” que armazena os dados do Setup e tem o relógio permanente utiliza esta tecnologia. Circuitos lógicos Toda a eletrônica digital é desenvolvida a partir da criação de circuitos capazes de executar operações lógicas, também chamadas de operações booleanas. Os três principais operadores lógicos são: E (AND) Ou (OR) Não (NOT) A partir desses operadores, circuitos ainda mais complexos são construídos: Somadores e Subtratores Multiplicadores e divisores Células de memória Registradores, multiplexadores, decodificadores etc... A reunião desses circuitos complexos forma chips bastante sofisticados, como processadores, memórias, chips gráficos, chipsets, etc. Parece incrível que equipamentos tão sofisticados possam ser construídos a partir de circuitos básicos tão simples. Da mesma forma como livros inteiros podem ser feitos a partir de letras e símbolos, e como um planeta inteiro é construído a partir de prótons, elétrons, nêutrons e outras partículas sub-atômicas. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-55 Um operador lógico é algo que lembra um pouco um operador aritmético. Na aritmética temos operadores como Adição, Subtração, etc. Da mesma forma como na aritmética temos, por exemplo: 5+2=7 na lógica temos 1 AND 1 = 1 1 OR 0 = 1 NOT 1 = 0 Inicialmente, vejamos como funcionam os três operadores citados. Eles podem ser definidos através da sua tabela verdade. A seguir temos essas tabelas: A 0 1 NOT A 1 0 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 A AND B 0 0 0 1 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 A OR B 0 1 1 1 Como vemos na tabela, o operador NOT, também chamado de inversor, produz na sua saída o bit inverso daquele recebido na entrada. Ao receber um bit 0, produz um bit 1 em sua saída. Ao receber um bit 1, produz um bit 0. O operador AND possui duas entradas. Sua saída será 1 quando as duas entradas também forem 1, simultaneamente. Quando uma das suas entradas, ou ambas são 0, a saída do operador AND será 0. Já o operador OR produz uma saída 1 quando pelo menos uma das suas entradas tem o valor 1. Apenas quando ambas as entradas são 0, o operador OR dará saída 0. É relativamente fácil produzir circuitos que realizam essas funções, usando transistores, resitores e outros componentes. 3-56 Hardware Total *** 35% *** Figura 3.59 Inversor RTL. O circuito mostrado na figura 59 implementa o operador lógico NOT. É formado a partir de um transistor e dois resistores. Este método de construção de circuitos é chamado RTL (Resistor-Transistor Logic). Seu funcionamento é bastante simples. Quando X é um bit 1, a tensão correpondente é um valor alto (porém menor que Vcc, a tensão da fonte de alimentação). Este valor alto faz com que exista uma corrente na base do transistor, que irá conduzir uma corrente elevada entre seus outros terminais. Ao mesmo tempo aparecerá uma baixa tensão (da ordem de 0,3 volts, dependendo do transistor) no seu coletor, que é a saída Y. Temos então um bit 0 na saída. Da mesma forma, quando X é um bit 0, a tensão na entrada do transitor será baixa. O transitor ficará então “cortado”, e praticamente não passará corrente por ele. A tensão na saída Y dependerá apenas do resistor ligado ao ponto Vcc. Teremos assim uma tensão alta em Y, o que corresponde a um bit 1. Figura 3.60 Circuito OR RTL. A figura 60 mostra como é implementado o operador OR usando a lógica RTL. O primeiro transistor vai conduzir corrente quando pelo menos uma das duas entradas, A ou B, estiver com tensão alta (bit 1), ficando assim com um nível 0 no ponto X. Apenas quando ambas as entradas A e B estiverem em 0, o primeiro transistor ficará cortado e teremos um bit 1 no ponto X. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-57 Ora, este é exatamente o inverso da função OR. Temos portanto no ponto X um outro operador lógico chamado NOR (ou NOT OR), cuja tabela verdade é: A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 A NOR B 1 0 0 0 Para que o circuito final tenha uma saída OR, e não NOR, temos que usar mais um inversor, representado pelo segundo transistor e seus dois resistores. A figura 61 mostra o circuito que implementa um operador lógico AND, usando a técnica RTL. O primeiro estágio é formado por dois transistores, sendo que cada um deles tem ligada na sua base, uma das entradas (A ou B) do circuito. Para ter o valor 0 no ponto X é preciso que ambos os transistores estejam conduzindo, o que é conseguido apenas quando ambas as entradas A e B estão em 1. Se uma ou ambas as entradas estiver com o valor 0, o transistor correspondente estará cortado, e não passará corrente através de ambos. Isto fará com que o ponto X fique com o valor 1. Figura 3.61 Circuito AND RTL. Esta é exatamente o função inversa do AND, e é chamada NAND. Sua tabela verdade é: A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 A NAND B 1 1 1 0 3-58 Hardware Total Para que tenhamos na saída do circuito uma função AND, é preciso inverter o sinal presente no ponto X, para isso utilizamos mais um inversor, representado pelo terceiro transistor e seus resistores. Circuitos lógicos como NOT, AND, OR, NAND, NOR e outros operadores, podem ser costruídos utilizando várias técnicas. Mostramos aqui o método RTL, porém existem outras formas de criar circuitos equivalentes, como: DTL: Diode-Transistor Logic ECL: Emitter Coupled Logic TTL: Transistor-Transistor Logic CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor Logic As técnicas mais utilizadas são a TTL, para chips mais simples, e CMOS para chips mais complexos. Operadores lógicos Quando projetamos ou analisamos circuitos lógicos, não nos preocupamos com detalhes internos, como seus transistores, diodos e resistores. Levamos em conta apenas as entradas e saídas. Nos diagramas de circuitos digitais, desenhamos apenas os símbolos dos circuitos que implementam as funções lógicas. Chamamos esses circuitos de portas lógicas. A figbura 62 mostra os símbolos das principais portas lógicas. Figura 3.62 Símbolos das portas lógicas. Nesta mesma figura apresentamos também as portas lógicas XOR (eXclusive OR – “ou exclusivo”) e XNOR (eXclusive NOR). A função XOR tem uma tabela verdade bastante parecida com a da função OR. Seu significado é o seguinte: o bit de saída será ligado se um dos bits de entrada estiver ligado, mas não ambos ao mesmo tempo. Portanto a única diferença entre as funções OR e XOR é que: 1 OR 1 = 1 1 XOR 1 = 0 Capítulo 3 – Eletrônica básica A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 A XOR B 0 1 1 0 3-59 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 A XNOR B 1 0 0 1 Motramos também acima a tabela verdade do operador XNOR, que é o inverso do operador XOR. Observe que a função XNOR funciona como um comparador. Seu resultado é 1 quando os dois bits de entrada são iguais, e 0 quando os dois bits de entrada são diferentes. Circuitos lógicos complexos A construção de circuitos lógicos complexos é uma simples questão de agrupar essas portas básicas, produzindo funções mais elaboradas. A figura 63, por exemplo, mostra o circuito de um comparador binário. Este circuito faz a comparação de dois valores binários de 4 bits cada um. A saída do circuito será 1 quando os dois valores binários de 4 bits presentes nas entradas forem iguais. Digamos que esses valores sejam representados por A3A2A1A0 e B3B2B1B0. A saída Y do circuito será ativada em 1 quando tivermos iguais esses valores. Por exemplo A=0110 e B=0110. Este tipo de circuito é muito utilizado como decodificador de endereços nas placas de CPU e nas placas de expansão. Os valores do endereço A podem ser originados no barramento de endereços do processador, e os valores de B são originados em um grupo de microchaves ou jumpers, que dependendo da forma como são configurados, podem indicar bits 0 ou 1. O circuito comparador irá ativar sua saída em 1 quando o endereço recebido for igual ao endereço definido pelas microchaves ou jumpers. Obviamente para isto é necessário um comparador maior, operando com maior númeor de bits, mas seu princípio de funcionamento é o mesmo. Figura 3.63 Comparador de 4 bits. 3-60 Hardware Total Utilizando um número maior de portas lógicas, podemos formar circuitos mais complexos. A figura 64 mostra o circuito de um contador binário de 4 bits. Este circuito recebe um sinal de clock e gera nas suas 4 saídas, números binários na seqüência 0000, 0001, 0010, etc. Pode ser programado para contar no modo decimal, ou seja, passando de 9 (1001) para 0 (0000), ou então no formato hexadecimal, passando de F (1111) para 0 (0000). Gera ainda um bit de “vai 1” e pode ser agrupado com outros circuitos iguais, formando assim contadores com qualquer número de dígitos. Pode ainda ser programado para fazer contagem crescente ou decrescente. Figura 3.64 Contador binário. Um projetista de hardware pode obter circuitos digitais de várias formas. A mais simples é utilizando chips padrões de mercado, que normalmente apresentam encapsulamentos como os da figura 65. Os encapsulamentos mostrados na figura são o DIP (Dual In-Line Package) e SOIC (Small Outline Integrated Circuit). Existem circuitos com portas AND, OR, NOR, NAND, inversores, e funções mais complexas mas de uso comum, como decodificadores, comparadores, contadores, registradores, etc. *** 35% *** Figura 3.65 Chips com encapsulamento DIP plástico e SOIC. Nos manuais dos chips que contém circuitos lógicos básicos, encontramos diagramas que indicam o que existe no seu interior, como nos exemplos da figura 66. Os chips deste exemplo têm o seguinte conteúdo: Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-61 4 portas NAND de 2 entradas 3 portas AND de 3 entradas 4 portas AND de 2 entradas 2 portas NAND de 4 entradas 4 portas XOR de 2 entradas 1 porta NAND de 8 entradas 4 portas NOR de 2 entradas 4 portas OR de 2 enrtadas 6 inversores (portas NOT) *** 75% *** Figura 3.66 Diagramas de alguns chips TTL. Ao projetar um circuito digital, usamos iniciamente as portas necessárias para implemenetar a função desejada. Depois contamos quantas portas de cada tipo são necessárias. Finalmente escolhemos os chips apropriados que contenham as portas desejadas, e finalmente realizamos as ligações entre os pinos desses chips. 3-62 Hardware Total Figura 3.67 Diagrama interno do chip 74LS181 – unidade lógica e aritmética de 4 bits. A figura 67 mostra o diagrama interno do chip 74LS181. Este chip é uma unidade lógica e aritmética de 4 bits, capaz de realizar 16 operações lógicas e aritméticas, entre adição, subtração, AND, OR, etc. Vários chips desses podem ser ligados em cascata para formar unidades com maior número de bits. Este chip tem pouco mais de 60 portas lógicas. Em um microprocessador existem vários milhões de portas lógicas, executando entre outras, funções como as deste chip, porém com maior número de bits. Como este capítulo destina-se apenas a dar noções sobre eletrônica, não vamos analisar o funcionamento do circuito, mas acredite, ele realmente soma, subtrai e faz várias outras operações. Desta forma podemos entender como as portas lógicas podem ser interligadas para formar um computador. Como construir uma memória com portas lógicas Para construir um computador, não basta utilizar operadores lógicos e aritméticos. É preciso também ter memória, uma característica fundamental dos circuitos digitais. Células de memória podem ser facilmente construídas a partir do diagrama básico mostrado na figura 68. Este circuito é chamado de FLIP FLOP. Figura 3.68 Célula de memória. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-63 Suas duas entradas R e S devem permanecer com valores 1. Para armazenar um bit 1 na célula, basta aplicar momentaneamente um bit 0 na entrada S (Set). Para armazenar um bit 0 na célula, basta aplicar momentaneamente um bit 0 na entrada R (Reset). Vejamos como isto ocorre, detalhadamente. a) Suponha que as entradas estejam em repouso, ou seja, R=1 e S=1. b) Aplicamos momentaneamente um bit 0 em S. A porta NAND ligada em S, ao receber 0 nesta entrada, produzirá uma saída Y=1 (lembre-se da tabela verdade da função NAND: se pelo menos uma das entradas é 0, a saída é 1). c) A porta 2 está então recebendo as entradas R=1 e Y=1 (note que a saída Y do circuito funciona como entrada da porta 2). Como 1 NAND 1 = 0, teremos uma saída X=0 na saída da porta 2. Este zero, ao entrar na porta 1, continuará produzindo saída Y=1, e agora isto independe do valor de S, já que 0 NAND 0 = 1 e 0 NAND 1 =1. d) Agora a entrada S pode voltar ao seu valor de repouso 1, e a saída Y continuará sendo mantida em 1. Temos então um bit 1 armazenado. Da mesma forma, o circuito também pode armazenar um bit 0, bastando manter S em 1, e momentaneamente levando a entrada R ao valor 0. O que ocorre é o seguinte: a) Ao receber uma entrada 0 em R, a porta 2 produzirá uma saída X=1. A porta 1 está recebendo neste momento, X=1 e S=1. Portanto temos Y = 1 NAND 1, que vale 0. b) O valor Y=0 chega à entrada da porta 2. Como 0 NAND (qualquer coisa) vale 1, teremos X=1, independentemente do valor de R, que agora pode voltar ao seu estado de respouso, ou seja, com valor 1. c) A porta 1 está recebendo as entradas X=1 e S=1. Como 1 NAND 1 = 0, mais uma vez temos reforçado o bit 0 na saída Y. d) As entradas R e S podem voltar aos seus valores de repouso (R=1 e S=1) e o circuito manterá armazenado um bit Y=0. É um circuito extremamente simples, mas é realmente uma surpresa a sua capacidade de “lembrar” um bit. Circuitos como este são agrupados até formar células de memória com muitos bits. Milhões dessas células são encontradas em um chip de memória, formando vários megabytes. 3-64 Hardware Total Projetando chips O método mais simples para projetar circuitos lógicos é utilizar chips básicos como os mostrados na figura 66. Este é um método indicado para a construção de protótipos ou projetos de pequena complexidade. Para produção profissional entretanto, é preciso utilizar métodos mais eficientes. Circuitos lógicos de média complexidade tornam-se muito grandes quando utilizamos chips básicos. Uma solução para esses casos é utilizar microcontroladores. Esses chips são microprocessadores que possuem em seu interior, uma unidade de processamento, memória ROM, RAM e circuitos de apoio. Quando o circuito a ser projetado não precisa ser extremamente veloz (por exemplo, uma placa lógica para controlar uma máquina de refrigerantes, ou máquina de lavar, ou o painel de controle de um videocassete), a melhor solução não é construir um circuito, e sim um programa que receba as entradas e gere as saídas. Quando o circuito a ser criado precisa ser muito veloz, os microcontroladores tornam-se ineficientes. Uma solução bastante viável é utilizar chips programáveis. Esses chips possuem em seu interior, um grande número de portas lógicas. Através de um programa de CAD, criamos o circuito com o auxílio de um PC e simulamos o seu funcionamento. Terminado o projeto, o circuito é “gravado” no chip programável. Esta programação consiste em definir as conexões que são realizadas entre os módulos internos do chip programável. Tais chips programáveis são chamados de PLD (programmable logic devices) e EPLD (eraseable programmable logic devices). Os dois principais fabricantes desses produtos são a Altera (www.altera.com) e Xilinx (www.xilinx.com). Utilizando PLDs e EPLDs, projetos complexos podem ser criados em pouco tempo, e ficam extremamente compactos. Até mesmo a produção em série pode ser feita, em pequena escala. Quando a escala de produção é maior e os custos finais do produto precisam ser reduzidos, a melhor coisa a fazer é projetar chips novos. O projeto de chips é feito através de programas especiais de CAD. Definimos os circuitos lógicos a serem utilizados e simulamos o funcionamento do circuito final, tudo através de um PC. Terminado o projeto, o programa de CAD irá gerar arquivos de impressão, que transferidos para um equipamento apropriado, irão resultar em fotolitos. Esses fotolitos são levadas a uma máquina de produção de chips, que podem então ser produzidos aos milhares, com baixo custo unitário de produção. Todo este equipamento é muito caro, e até mesmo a contratação de Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-65 empresas especializadas tem custo elevado, e só compensa quando os chips são produzidos aos milhares. Conversores D/A e A/D Nem só com circuitos digitais se faz um computador. Também são necessários os circuitos analógicos. Sua função básica é lidar com sinais analógicos. Os principais circuitos analógicos são os existentes na placa de som, no modem e o trecho da placa de vídeo que envia as informações de cor para o monitor. Circuitos analógicos são formados por transitores, resistores, capacitores, indutores, diodos, transformadores e outros componentes “não digitais”. Para exemplificar esses circuitos, mostraremos aqui o funcionamento dos conversores D/A (Digital-Analógicos) e A/D (Analógicos-Digitais). Os conversosres D/A são encontrados na placa de som, fazendo a conversão de sons digitalizados para o formato analógico, podendo assim ser amplificados e enviados para os alto falantes. Esses circuitos também são utilizados na placa de vídeo. Os dados existentes na memória de vídeo são digitais, e passam por conversores D/A para que se transformem em sinais analógicos, transmitindo informações sobre a quantidade de vermelho, verde e azul em cada pixel da tela. A base do funcionamento dos conversores D/A e A/D é um circuito chamado amplificador operacional. Ligado convenientemente em capacitores, resistores e diodos, este circuito é capaz de realizar várias operações matemáticas sobre sinais analógicos. Pode até mesmo ser usado para sintetizar sons similares aos dos instrumentos musicais. Os amplificadores operacionais são fabricados com encapsulamentos similares aos dos chips e transistores. *** 35% *** Figura 3.69 Circuito básico com amplificador operacional. 3-66 Hardware Total A figura 69 mostra uma das formas mais simples de uso de um amplificador operacional. Possui duas entradas analógicas e uma saída. A tensão de saída Vo é igual à tensão existente entre suas duas entradas, multiplicada por um fator de amplificação, que é bastante grande, em geral superior a 1000. No circuito da figura, uma das entradas está ligada no terra (0 volts), e a outra entrada tem o valor de tensão Vx. Chamamos o ganho do amplificador de A (lembre-se que o ganho do amplificador é muito grande). Então temos: Vo = A.Vx Vx = Vo/A Como A é um valor muito grande, é correto dizer que Vx é um valor muito pequeno. Na prática é de apenas alguns milésimos de volts, e é correto, para efeito de cálculos aproximados, considerar Vx=0. Tomando Vx=0, as correntes i1 e i2 que chegam ao ponto X são: i1 = Va/Ra i2 = Vo/Ro A corrente i que “entra” no amplificador é igual à soma de i1 e i2 i = i1 + i2 Uma outra característica dos amplificadores operacionais é que sua resistência de entrada é elevadíssima, da ordem de alguns milhões de ohms. Isto é o mesmo que dizer que sua corrente de entrada é muito pequena, praticamente zero. Portanto podemos considerar que i=0. i = i1 + i2 = 0, ou seja i2 = -i1 Substituindo i1 por Va/Ra e i2 por Vo/Ro, ficamos com: Vo/Ro = - Va/Ra Vo = - Va (Ro/Ra) Concluímos então que a tensão de saída Vo é igual à tensão de entrada Va, multiplicada por um fator de amplificação Ro/Ra, com sinal negativo. Por exemplo, se fizermos Ro = 10k e Ra= 1k, teremos Vo = -10.Va. Conseguiríamos assim um circuito cuja saída é sempre 10 vezes maior que a entrada, com sinal negativo. Este sinal negativo pode, caso seja necessário, Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-67 ser eliminado por um segundo estágio com ganho igual a –1, conseguido fazendo Ro=Ra. *** 35% *** Figura 3.70 Amplificador com duas tensões de entrada. O circuito da figura 70 é um pouco mais complexo. Ele tem duas entradas Va e Vb, com dois resistores correspondentes, Ra e Rb. Nesses resistores passam correntes ia = Va/Ra e ib = Vb/Rb. A corrente i1 neste caso vale ia+ib. A corrente i2 é Vo/Ro, como no exemplo anterior, e a corrente i de entrada no amplificador operacional vale aproximadamente zero. Temos então: 0 = i = Vo/Ro + Va/Ra + Vb/Rb, ou seja: Vo = - (Va.Ro/Ra + Vb.Ro/Rb) = -Ro(Va/Ra + Vb/Rb) Figura 3.71 Amplificador com múltiplas entradas analógicas. Um conversor D/A é formado com este circuito, através da escolha apropriada dos resistores. 3-68 Hardware Total Este resultado pode ser generalizado no circuito da figura 71, onde temos n entrada com tensões V1, V2,... Vn, e resistores R1, R2, ..., Rn: Vo = - Ro(V1/R1 + V2/R2 + V3/R3 + .... + Vn/Rn) Este circuito pode ser usado como um conversor analógico digital. Suponha que sua entrada seja formada por 4 bits. Digamos que os valores de tensão correspondentes aos bits 0 e 1 sejam 0 volts e 1 volt, respectivamente. Tomemos para os resistores, os seguintes valores: Ro = 8k R1 = 8k R2 = 4k R3 = 2k R4 = 1k Ficamos então com: Vo = -8000 (V1/8000 + V2/4000 + V3/2000 + V4/1000), ou seja: Vo = - (V1 + 2.V2 + 4.V3 + 8.V4) Note que com este circuito, os valores de tensão (que correspondem aos bits do valor digital de entrada) aparecem com pesos 1, 2, 4 e 8, exatamente como no sistema binário. Se tivermos por exemplo as entradas V4V3V2V1 representando o valor binário 0110 (6 em decimal), ficamos com: Vo = - (1.0 + 2.1 + 4.1 + 8.0) = - 6 volts Portanto o valor digital 6 (0110) gerou na saída do circuito, o valor analógico de –6 volts. Da mesma forma o valor digital 5 (0101) resulta no valor analógico de –5 volts, o valor digital 11 (1011) resulta no valor analógico igual a –11 volts, e assim por diante. Nosso circuito é um conversor digitalanalógico de 4 bits. Conversores D/A com maior número de bits são construídos de forma semelhante, bastando usar um maior número de entradas, com resistores formando uma progressão geométrica de razão 2, ou seja, cada resistor é o dobro do anterior. Placas de som utilizam conversores D/A de 8 e 16 bits. Placas de vídeo usam conversores D/A de 8 bits, gerando assim 256 tonalidades para cada componente de cor. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-69 Um conversor D/A precisa funcionar de forma tão rápida quanto os sinais analógicos que precisa representar. Conversores D/A usados em placas de som operam com 8 ou 16 bits, e usam taxas de amostragem de até 44 kHz, ou seja, fazem 44.000 conversões por segundo. Conversores D/A usados em placas de vídeo operam com 8 bits e usam taxas de amostragem bem mais elevadas, chegando a ultrapassar a casa dos 100 MHz, ou seja, acima de 100 milhões de conversões por segundo. A conversão A/D (de analógico para digital) é bem mais complexa. Encontramos esses conversores em placas de som e placas digitalizadoras de vídeo. Figura 3.72 Conversor Analógico/Digital. A figura 72 mostra o funcionamento de um conversor Analógico/Digital. É composto de um contador binário, um comparador analógico e um conversor D/A. O valor analógico Vi é alimentado na entrada do conversor. Um sinal digital START dá início à contagem realizada pelo contador binário. O valor binário gerado por este contador é enviado a um conversor D/A. O valor analógico resultante desta contagem é comparado com o valor analógico Vi que está sendo convertido. No instante em que o comparador detecta que suas entradas são iguais, significa que o valor binário gerado pelo contador é a versão digital do valor analógico Vi. Este comparador envia um sinal de parada ao contador. O valor digitalizado pode então ser lido das saídas do contador digital. 3-70 Hardware Total O processo de conversão A/D é bem mais lento que o de conversão D/A, e a sua rapidez depende de como é feita a contagem. Por exemplo, se usarmos um contador de 8 bits e for feita uma contagem seqüencial (0, 1, 2, 3, ...), a conversão poderá demorar até 256 ciclos. Com uma contagem seqüencial em um conversor de 16 bits, esta conversão poderá demorar até 65.536 ciclos. Para tornar a conversão mais rápida, os contadores utilizados não fazem contagem seqüencial, e sim, realizam o que chamamos de “busca binária”. Ao invés de contarem a partir do bit menos significativo, começam a contar a partir do bit mais significativo. Ao ligar o bit mais significativo, o valor analógico gerado será igual ao ponto médio da escala de contagem (por exemplo, 128, em um contador de 8 bits, que conta de 0 a 256). Se o valor assim gerado for muito grande, este bit será desligado. Se for menor que a tensão procurada, este bit será mantido ligado. A seguir é feito o mesmo teste com o segundo bit mais significativo (em um contador de 8 bits, ele tem peso 64), depois com o próximo (peso 32), e assim por diante, até chegar ao bit menos significativo. Desta forma um conversor A/D de 8 bits realiza a conversão em apenas 8 ciclos ao invés de 256. Um conversor A/D de 16 bits fará a conversão em 16 ciclos, ao invés de 65.536. A rapidez da conversão depende portanto da eficiência do método de contagem binária. Conversores A/D usados em placas de som operam com a mesma velocidade dos seus conversores D/A, ou seja, até 44 kHz (44.000 conversões por segundo). Os conversores usados em placas digitalizadoras de vídeo trabalham com 8 bits e freqüências da ordem de 10 MHz, ou seja, fazem cerca de 10 milhões de conversões por segundo. Fonte de alimentação linear A fonte de alimentação é um dispositivo que tem a mesma função que uma bateria. A diferença é que a energia elétrica não fica armazenada em células de voltagem (como ocorre com pilhas e baterias), e sim, é extraída da rede elétrica. Muitos aparelhos são alimentados diretamente a partir da rede elétrica, como é o caso de lâmpadas e motores. A voltagem da rede elétrica não é adequada para aparelhos eletrônicos, portanto esses aparelhos possuem fontes de alimentação. São circuitos que convertem a tensão da rede elétrica (110 volts em corrente alternada) para tensões adequadas ao seu funcionamento (em geral inferiores a 20 volts, em corrente contínua). Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-71 Figura 3.73 Tensão contínua e tensão alternada. A figura 73 mostra a diferença entre uma fonte de tensão contínua e uma alternada. Na fonte de tensão contínua (CC), a corrente trafega sempre no mesmo sentido. O valor da tensão é constante, e se ligarmos um circuito de características constantes, como lâmpadas e resistores, a corrente também será constante. Como já mostramos, existem dois terminais, o positivo e o negativo. Na fonte de corrente alternada (CA), a corrente trafega, ora em um sentido, ora em outro sentido. A fonte CA empurra e puxa a corrente, indefinidamente. A rede elétrica usada no Brasil opera com 60 ciclos por segundo, ou seja, empurra a corrente, depois puxa a corrente, e repete este ciclo 60 vezes a cada segundo. Dizemos que a tensão da rede é 60 Hz. Em alguns países, sobretudo na Europa, a rede opera com 50 Hz. O gráfico da tensão alternada tem a forma de uma senóide porque a geração é feita por eixos rotativos, existentes nos geradores das usinas de energia. Uma vantagem da tensão alternada é que pode ser facilmente convertida em valores mais altos ou mais baixos, através de transformadores, coisa que não pode ser feita tão facilmente com a corrente contínua. Uma fonte de alimentação recebe corrente alternada a partir da rede elétrica, com freqüência de 60 Hz e voltagem que pode ser de 110 ou 220 volts. Inicialmente esta tensão é reduzida para um valor menor, através de um transformador. Temos então corrente alternada, mas com um valor menor. A 3-72 Hardware Total seguir é feita uma retificação, que consiste em fazer a corrente trafegar sempre no mesmo sentido. O próximo passo é a filtragem, e finalmente a regulação. A figura 74 mostra as etapas da geração de tensão contínua em uma fonte. *** 75% *** Figura 3.74 Operação de uma fonte linear. As fontes que operam como motramos na figura 74 são as chamadas “fontes lineares”. Sua principal desvantagem é que requerem transformadores muito pesados para fazer a redução de voltagem, e capacitores muito grandes para fazer a filtragem. São adequadas quando a potência a ser fornecida (potência = tensão x corrente) é pequena. Os chamados “adaptadores AC”, usados para alimentar caixas de som e dispositivos que não possuem fonte própria, consomem pouca potência. Eles são na verdade fontes lineares de alimentação, com operação similar ao mostrado na figura 74. Fonte de alimentação chaveada Tanto os transformadores quanto os capacitores usados nas fontes de alimentação poderiam ser bem menores se a freqüência da rede elétrica fosse mais elevada, ao invés de operar com apenas 60 Hz. Por isso foram criadas as fontes chaveadas, utilizadas nos PCs e em todos os equipamentos eletrônicos modernos. Elas não necessitam de tranformadores e capacitores grandes, e por isso podem fornecer muita potência, porém mantendo peso e tamanho reduzidos. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-73 *** 75% *** Figura 3.75 Operação de uma fonte chaveada. A figura 75 mostra as etapas de funcionamento de uma fonte chaveada. Inicialmente a tensão da rede elétrica é retificada e filtrada. Não existe dificuldade técnica na retificação de tensões elevadas. Quanto à filtragem, podem ser usados capacitores de menor valor, pois a corrente é mais baixa, apesar da tensão ser elevada. O resultado é uma tensão contínua de valor elevado. Esta tensão passa por um transistor de chaveamento que a transforma em uma onda quadrada de alta freqüência, entre 100 e 200 kHz. Este transistor opera como uma chave elétrica que abre e fecha o circuito para a passagem de corrente, em alta velocidade. Esta onda quadrada passa por um transformador e tem sua tensão reduzida, porém com valor de corrente maior. Este transformador pode ser pequeno, já que opera com freqüência muito mais elevada, e quanto maior é a freqüência, maior é a facilidade que um transformador tem para fazer o seu trabalho. Temos então uma corrente alternada, mas com amplitude menor e freqüência maior. Esta corrente é retificada e filtrada, desta vez usando capacitores de menor tamanho, já que a filtragem também é facilitada pela freqüência elevada. Finalmente temos a etapa de regulação, na qual imperfeições são eliminadas, resultando em um valor constante na saída. Uma fonte de alimentação usada em um PC possui várias seções para a geração dos diversos valores de voltagem. Fabricação de placas Vamos completar nossas noções sobre eletrônica mostrando como funciona uma linha de montagem para a fabricação de placas. Essas informações puderam chegar a você graças à cortesia da Asus do Brasil e da Itautec. Na 3-74 Hardware Total verdade a linha de montagem de placas da Asus é de propriedade da Itautec. As placas lá produzidas são utilizadas nos PCs da Itautec e o excedente é usado para abastecer o mercado de varejo. Outros fabricantes de placas de CPU também possuem fábricas no Brasil, como FIC e Gigabyte. Outros fabricantes estão representados na Zona Franca de Manaus. Todo o piso da fábrica é pintado com tinta dissipativa anti-estática, e os funcionários utilizam “calcanheiras”. São presas aos pés e dissipam rapidamente para a terra quaisquer cargas eletrostáticas. Os fabricantes sabem que a eletricidade estática danifica os componentes eletrônicos. Pena que os lojistas, usuários e boa parte dos técnicos não tomam o mesmo cuidado. Para entrar na linha de montagem é preciso pisar em uma espécie de “balança” para medir se a dissipação da calcanheira anti-estática está funcionando bem. *** 35% *** Figura 3.76 Medidor de cargas eletrostáticas. Este aparelho faz a medição da quantidade de cargas eletrostáticas acumuladas no corpo humano, e verifica a eficiência da dissipação pelas calcanheiras anti-estáticas. Para entrar na linha de montagem é preciso estar equipado e com baixa quantidade de cargas eletrostáticas. A Asus envia diretamente de Taiwan os kits de componentes para a montagem de placas, a começar com as placas de circuito propriamente ditas, ainda sem os componentes. Neste ponto as placas possuem apenas as trilhas de circuito impresso, os furos metalizados e a serigrafia. Placas de expansão (vídeo, por exemplo), são fornecidas em grupos de 4. As máquinas montam simultaneamente 4 placas de cada vez, e ao final do processo de montagem, as 4 placas são separadas. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-75 Figura 3.77 Uma caixa cheia de placas de vídeo, antes de receberem os componentes. Essas placas são agrupadas de 4 em 4, são montadas em conjunto e apenas no final do processo são separadas. A primeira etapa da montagem é a aplicação da pasta de solda. É uma espécie de “cola” impregnada por minúsculas esferas de solda em estado sólido. A aplicação é feita pela primeira máquina da linha. A pasta é aplicada em todos os pontos de soldagem. Esses pontos de soldagem já são previamente estanhados nas placas de circuito impresso. A máquina que aplica pasta de solda move a placa e localiza 4 pontos de referência, fazendo assim um alinhamento. Uma vez com a placa devidamente alinhada, a pasta de solda é aplicada nos pontos de soldagem. É um processo similar ao de uma impressora a jato de tinta, exceto que ao invés de tinta temos a pasta de solda. Figura 3.78 Esta máquina faz a aplicação da pasta de solda sobre as placas de circuito. É preciso checar a espessura da camada de pasta de solda, que deve estar dentro de parâmetros máximo e mínimo apropriados. Pode ser preciso descartar algumas placas até que esta máquina esteja regulada. 3-76 Hardware Total Figura 3.79 Esta máquina faz a checagem da espessura da camada de pasta de solda. Ao sair da primeira máquina que faz a aplicação da pasta de solda, as placas passam por duas outras máquinas muito interessantes. Elas fazem a colocação automática dos componentes eletrônicos SMD (montados na superfície). A pasta de solda fica entre a placa e o componente. Mais adiante, um forno derreterá a solda e fixará os componentes SMD. Figura 3.80 Exemplo de componente SMD. As máquinas da linha de montagem são conectadas entre si, formando uma seqüência. Ao sair de cada máquina, a placa é transportada através de uma esteira para a máquina seguinte. Na figura 81 vemos ao fundo a máquina que aplica pasta de solda, seguida pela primeira máquina de inserção de componentes SMD. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-77 Figura 3.81 Primeira máquina de inserção de componentes SMD. Ao fundo vemos a máquina para aplicação de pasta de solda. É muito interessante ver os componentes sendo colocados na placa. A máquina de inserção usada na linha de montagem da Asus faz a colocação de 40.000 componentes por hora, cerca de 11 por segundo. No seu interior existe um enorme tambor rotativo com várias cabeças. Cada cabeça é alimentada com um tipo de componente. Por trás deste tambor existem vários carretéis com os componentes a serem inseridos. Cada placa que entra na máquina é movimentada rapidamente sob o tambor, e suas cabeças colocam precisamente cada componente em seu lugar. Uma placa leva cerca de 3 minutos para receber os componentes. A primeira máquina de inserção coloca capacitores, resistores, diodos e transistores. Figura 3.82 Interior da primeira máquina de inserção de componentes SMD. Terminado o trabalho da primeira máquina de inserção, as placas entram na segunda máquina, onde vão ser colocados os chips SMD (chipset, super I/O, chips MSI e SSI). 3-78 Hardware Total Figura 3.83 Uma placa entra na segunda máquina de inserção de componentes. Figura 3.84 A segunda máquina de inserção, que irá colocar os chips nos seus lugares. Ao fundo, vemos o forno que faz o derretimento da pasta de solda e a fixação dos componentes. Na segunda máquina existem braços mecânicos que rapidamente e precisamente colocam os chips nos seus lugares. Depois de receber todos os componentes SMD, as placas passam por um forno que aumenta lentamente sua temperatura até 70 graus, e depois as resfriam gradualmente até a temperatura ambiente, para evitar trincamentos e problemas de soldagem. Nesta etapa as minúsculas partículas de solda encontradas na pasta de solda são derretidas e fazem a fixação elétrica dos componentes SMD. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-79 Figura 3.85 O forno que derrete a pasta de solda. Na próxima etapa as placas são testadas para verificar se todas as ligações eletrônicas estão corretas. É verificado se existem circuitos em aberto ou curto-circuitos. Isto é feito em poucos segundos através de um equipamento de medição. Ele utiliza uma espécie de “cama de pregos”, com centenas de agulhas que fazem contato com todos os pontos a serem medidos, e em poucos segundos verifica se está tudo corretamente ligado. Este equipamento possui módulos removíveis, um para cada modelo de placa. Figura 3.86 Equipamento de medição de contatos. 3-80 Hardware Total Figura 3.87 Placas de CPU já com todos os componentes SMD soldados em seus lugares e devidamente testadas. Figura 3.88 Laércio ao lado de uma pilha de 6.000 placas de CPU semi-prontas. A fase de inserção manual de componentes Neste momento as placas estão com todos os componentes SMD em seus lugares. A seguir são colocados os componentes que não são SMD, como os slots, conectores e soquetes. Esses componentes são encaixados nos furos da placa de circuito. Sua inserção é feita manualmente em uma linha de várias montadoras (agora são pessoas, não máquinas), cada uma responsável pela colocação de um grupo de componentes. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-81 Figura 3.89 Soquetes ZIF para os processadores, que serão encaixados manualmente na placa de CPU. As placas são movimentadas por uma esteira ao longo de uma seqüência de montadoras. Figura 3.90 Um dos diversos componentes que são encaixados manualmente nas placas de CPU. Depois de passar por todas as montadoras, as placas já estarão com os slots, soquete do processador, soquetes das memórias, bobinas, capacitores, reguladores de voltagem e soquetes para jumpers. 3-82 Hardware Total Figura 3.91 Uma placa com quase todos os componentes nos seus lugares. Terminada a colocação de todos os componentes, as placas entram em um outro forno onde recebem um “banho de solda” na sua parte inferior, fixando os componentes nos furos de soldagem. Note que este forno é bastante diferente do primeiro. Na fixação dos componentes SMD, apenas é aplicado calor, que faz a pasta de solda derreter, fixando os componentes. Neste segundo forno não existe pasta de solda, e sim uma “piscina” de solda em estado líquido. As placas são movidas pela superfície desta solda, e ao saírem do outro lado, a solda é solidificada, fixando todos os componentes desta etapa. Figura 3.92 Neste forno as placas recebem o banho de solda. Ao sair do banho de solda, as placas estão totalmente montadas, mas ainda não liberadas para uso. Passam por outro equipamento testador (cama de pregos) para a verificação dos contatos relativos aos componentes recém soldados. É feita a colocação do BIOS para que sejam finalmente levadas ao último teste. Há alguns anos atrás, o BIOS era armazenado em ROM, produzidas aos milhares e já com o programa gravado. Atualmente é usada a Flash ROM, que deve ser gravada na fábrica. Capítulo 3 – Eletrônica básica 3-83 Figura 3.93 Esta montadora está gravando o BIOS nas memórias Flash ROM, que são instaladas nas placas de CPU e placas de vídeo no final do processo de montagem. Passando pela “cama de pregos”, o BIOS é instalado. As placas vão à última bancada, onde é feito o último teste. As placas são ligadas em um teclado, monitor, disco rígido e demais componentes que formam um PC. É feito um rápido boot e é executado um programa de diagnóstico para verificar seu funcionamento. /////////// FIM ///////////////// Capítulo 4 Arquitetura de um PC O que é a arquitetura de PCs O hardware é uma área onde nos preocupamos com todos os aspectos de um computador, chegando até o nível de portas lógicas e componentes eletrônicos em geral, correntes e tensões, glitches, overshoot e outros efeitos elétricos. Na arquitetura, nosso objeto de estudo está um nível acima. Não importa saber de forma detalhada como os circuitos são construídos, e sim, como se conectam e como funcionam. Na arquitetura de computadores apresentamos conceitos como CPU, memória, dispositivos de entrada e saída. Sempre que possível exemplificamos os conceitos usando PCs. Neste capítulo vamos estudar a arquitetura de forma mais profunda, entretanto voltada exclusivamente para PCs. Para trabalhar com montagem, manutenção e expansão de PCs não é preciso conhecer hardware de forma tão detalhada, chegando ao nível de portas lógicas, chips, correntes e tensões, mas é preciso conhecer a fundo a arquitetura dos PCs. Falaremos neste capítulo sobre processadores, memórias, chipsets, dispositivos de entrada e saída, interfaces, canais de DMA, interrupções e outros conceitos importantes. Processadores Este componente é o principal responsável pelo desempenho de um PC. Exemplos de processadores usados nos PCs são o Pentium 4, Athlon, Pentium III e Duron, além de outros, é claro. Todos os processadores usados nos PCs são descendentes do 8086, o primeiro processador de 16 bits lançado pela Intel, no final dos anos 70. Na discussão que faremos a seguir, encontraremos diversos termos técnicos relacionados com os processadores, por exemplo: 4-2 Hardware Total     Barramento de dados Barramento de endereços Acesso à memória Acesso a entrada e saída Para facilitar a compreensão desses termos, apresentaremos aqui uma descrição simplificada de um processador. Esta descrição não irá reproduzir diretamente as características dos processadores usados nos PCs, mas dará ao leitor, o embasamento necessário para entendê-los. Um processador é um chip que contém o que chamamos de Unidade Central de Processamento (em inglês, Central Processing Unit, ou CPU). É responsável por buscar e executar instruções existentes na memória. Essas instruções são o que chamamos de “linguagem de máquina”. São comandos muito simples, como operações aritméticas e lógicas, leituras, gravações, comparações e movimentações de dados. Essas instruções simples, quando agrupadas, formam o que chamamos de programas. Um processador precisa realizar operações de leitura da memória. Nessas leituras o processador recebe as instruções a serem executadas e os dados a serem processados. Também é preciso realizar gravações de dados na memória, para guardar os resultados intermediários e finais do processamento. Não basta ser capaz de realizar leituras e gravações na memória. Um processador também precisa ser capaz de comunicar-se com o mundo exterior. Neste mundo exterior está o usuário que opera o computador. É preciso ler dados provenientes do teclado, mouse e outros dispositivos de entrada, bem como transferir dados para o vídeo, impressora e outros dispositivos de saída. Essas operações são chamadas de “entrada e saída”, ou E/S (em inglês, Input/Output, ou I/O). Portanto, além de processar dados, um processador deve ser capaz de realizar operações de entrada e saída, bem como realizar leituras e gravações na memória. Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-3 Figura 4.1 Representação simplificada de um processador. A figura 1 mostra, de forma bem simplificada, alguns dos sinais digitais existentes em um processador. Temos o chamado “barramento de dados”, através do qual trafegam os dados que são transmitidos ou recebidos pelo processador. Os dados transmitidos podem ser enviados para a memória ou para um dispositivo de saída, como o vídeo. Os dados recebidos podem ser provenientes da memória, ou de um dispositivo de entrada, como o teclado. Cada uma das “perninhas” do processador pode operar com um bit. No processador da figura 1, temos um barramento de dados com 16 bits. Observe que as linhas desenhadas sobre o barramento de dados possuem duas setas, indicando que os bits podem trafegar em duas direções, saindo e entrando no processador. Dizemos então que o barramento de dados é bidirecional. O barramento de endereços serve para que o processador especifique qual é a posição de memória a ser acessada, ou qual é o dispositivo de entrada e saída a ser ativado. Na figura 1, temos um barramento de endereços com 24 bits, já que são usadas 24 “perninhas” do processador para a formação deste barramento. Observe ainda que o barramento de endereços é unidirecional, ou seja, os bits “saem” do processador. Além desses dois barramentos, a figura mostra ainda dois sinais de controle que servem para definir se a operação a ser realizada é uma leitura ou uma gravação, e se deve atuar sobre a memória ou sobre um dispositivo de E/S. São eles: MIO: Este sinal indica se a operação diz respeito à memória ou a E/S 4-4 Hardware Total RW: Este sinal indica se a operação é uma leitura ou uma gravação Através desses dois sinais, podem ser definidas 4 operações básicas:     Leitura da memória Escrita na memória Leitura de E/S (Ex: do teclado) Escrita em E/S (Ex: no vídeo) Figura 4.2 Outra forma de representar os barramentos de um processador. Note que o processador representado na figura 1 tem 20 linhas que indicam os endereços e 16 que indicam os dados. São ao todo 36 linhas. Processadores mais modernos operam com um número ainda maior de bits. Por exemplo, 32 bits de enereços e 64 bits de dados. O número de linhas é tão grande que sua representação torna-se confusa. Por isso é comum utilizar a representação da figura 2. Usamos setas maiores para representar um conjunto de bits que têm a mesma função, como o barramento de dados e o barramento de endereços. Os processadores possuem, além do barramento de dados e de endereços, o chamado barramento de controle, no qual existe uma miscelânea de sinais digitais com diversas finalidades. Os sinais RW e MIO exemplificados na figura 1 são parte do barramento de controle. Outros exemplos de sinais deste barramento são os que descrevemos a seguir. INT Este sinal é uma entrada que serve para que dispositivos externos possam interromper o processador para que seja realizada uma tarefa que não pode esperar. Por exemplo, a interface de teclado interrompe o processador para indicar que uma tecla foi pressionada. Esta tecla precisa ser lida, e seu código deve ser armazenado na memória para processamento posterior. As interfaces de drives e do disco rígido interrompem o processador para avisar o término de uma operação de leitura ou escrita. Vários outros dispositivos Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-5 também precisam gerar interrupções. Como existe apenas uma entrada INT, o processador opera em conjunto com um chip chamado controlador de interrupções. Este chip é encarregado de receber requisições de interrupção de vários dispositivos e enviá-las ao processador, de forma ordenada, através do sinal INT. NMI Este é um sinal de interrupção especial para ser usado em emergências. Significa Non Maskable Interrupt, ou Interrupção não mascarável. Em outras palavras, esta interrupção deve ser atendida imediatamente. Ao contrário do sinal INT, que pode ser ignorado pelo processador durante pequenos intervalos de tempo (isto se chama mascarar a interrupção), o sinal NMI é uma interrupção não mascarável. Nos PCs, o NMI é usado para informar erros de paridade na memória e outras condições catastróficas. INTA Significa Interrupt Acknowledge, ou seja, reconhecimento de interrupção. Serve para o processador indicar que aceitou uma interrupção, e que está aguardando que o dispositivo que gerou a interrupção identifique-se, para que seja realizado o atendimento adequado. VCC Esta é a entrada de corrente elétrica que alimenta os circuitos internos do processador. Processadores antigos operavam a partir de uma tensão de 5 volts. A partir de meados dos anos 90, passaram a utilizar tensões mais baixas, como 3,5 volts. Todos os processadores modernos operam com duas tensões (VCC1 e VCC2). A tensão externa é sempre de 3,3 volts (já existem modelos mais recentes que operam externamente com 2,5 volts), e é usada para alimentar os circuitos que se comunicam com o exterior do processador. A tensão interna é usada para alimentar o interior (núcleo) do processador, e é sempre mais baixa. Nos processadores recentes, a tensão interna é inferior a 2 volts. Note que cada tensão de entrada não ocupa um único pino do processador, e sim, vários pinos. Como a corrente total é relativamente alta, os processadores usam vários pinos para a entrada da tensão do núcleo (Core) e para a tensão externa (I/O). GND Significa Ground, ou Terra. Deve ser ligado ao polo negativo da fonte de alimentação. Assim como ocorre com as entradas de VCC, os processadores possuem diversos pinos de terra, para que o fornecimento de corrente seja melhor distribuído. 4-6 Hardware Total Reset Este é um sinal que está ligado ao botão Reset do painel frontal do gabinete. Ao ser ativado, o processador para tudo, e atua como se tivesse acabado de ser ligado. Este sinal é também conectado a um circuito chamado Power on Reset. Sua função é gerar, no instante em que o computador é ligado, um pulso eletrônico similar ao criado pelo pressionamento deste botão. Aproveitando os conhecimentos de eletrônica apresentados no capítulo 3, mostramos no final deste capítulo, o funcionamento de um circuito de Reset. Clock Esta entrada deve receber um sinal digital que será usado internamente para sincronizar todo o funcionamento do processador. Explicando de forma simplificada, se um processador recebe um clock de 100 milhões de ciclos por segundo, ele executará 100 milhões de operações por segundo. Figura 4.3 Diagrama de tempo de um sinal de clock. A figura 3 mostra o diagrama de tempo de um sinal de clock. Seus bits se alternam de forma periódica, entre 0 e 1. Um trecho com valor 1, seguindo por um trecho com valor 0, é o que chamamos de período do clock. O período é calculado em função do valor do clock, pela seguinte fórmula: T = 1/f Na fórmula, T é o período, dado em segundos, e f é a freqüência do clock, medida em Hz (hertz). Por exemplo, se tivermos um clock de 100 MHz (100.000.000 Hz), o período será de: T = 1/100.000.000 = 0,000 000 01s Para evitar o uso de casas decimais, toma-se o hábito de usar a unidade ns (nano-segundo, ou bilionésimo de segundo). Para fazer a conversão basta andar com a vírgula, 9 casas decimais para a direita. Portanto temos: 0,000 000 01s = 10 ns Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-7 A maioria dos circuitos digitais opera a partir de uma base de tempo, um clock. São chamados de circuitos síncronos. Os processadores são circuitos síncronos, já que são comandados por sinais de clock. As transições se positivas e negativas (0 para 1 e 1 para 0) do sinal de clock indicam aos circuitos digitais que o utilizam, o momento certo de realizar suas operações. Processadores antigos (até o 486DX-50) utilizavam um único sinal de clock para suas operações internas e externas. A partir daí, e até os dias atuais, os processadores passaram a operar com dois clocks, sendo um interno e um externo. O clock interno é sempre mais alto, e é usado para sincronizar as operações de processamento. Quando falamos, por exemplo, sobre um “Pentium III/800”, estamos dizendo que o seu clock interno é de 800 MHz. O clock externo tem um valor menor, e é usado para sincronizar as operações de comunicação entre o processador, a memória, o chipset e outros circuitos externos. Não só o processador opera a partir de um clock. Vários outros circuitos e barramentos do computador têm suas operações sincronizadas por um clock. Por exemplo:       Memórias PC133 operam a partir de um clock de 133 MHz Memórias PC100 operam a partir de um clock de 100 MHz O barramento PCI opera a partir de um clock de 33 MHz O barramento AGP utiliza um clock de 66 MHz O barramento ISA utiliza um clock de 8 MHz Placas de som fazem digitalizações em até 44 kHz A princípio, quanto maior é o clock de um processador, maior é o seu desempenho. Por exemplo, um processador de 800 MHz é seguramente mais veloz que um de 200 MHz. Os fabricantes de processadores se esforçam para criar modelos capazes de operar com clocks cada vez mais elevados. Não devemos entretanto levar ao pé da letra, a relação entre desempenho e clock. Por exemplo, em certas condições, um processador de 700 MHz pode ser mais veloz que um de 900 MHz. O motivo desta discrepância é que além do clock, existem outros fatores que influenciam no desempenho, como por exemplo:    Velocidade das memórias Desempenho da cache L2 Arquitetura avançada 4-8 Hardware Total Quando as memórias não são suficientemente velozes, podem demorar muito na entrega de dados e instruções para o processador, que acaba ficando parte do tempo ocioso, tendo seu desmpenho prejudicado pela lentidão da memória. Também a cache L2 tem papel fundamental. A cache L2 do processador Pentium III Coppermine, por exemplo, é mais eficiente que a do processador Pentium III Katmai. Portanto existem diferenças de desempenho, se comparamos essas duas versões do Pentium III, mesmo quando ambas operam com o mesmo clock. O tamanho da cache L2 também tem influência no desempenho. Processadores Athlon e Duron são idênticos, exceto pelo tamanho da cache L2 (256 kB para o Athlon e 64 kB para o Duron). Por isso ao compararmos os desempenhos desses dois processadores, mesmo operando com o mesmo clock, o Athlon leva vantagem. A arquitetura mais avançada também tem influência direta no desempenho. Um processador de 1200 MHz de 7a geração, por exemplo, tende a ser mais rápido que um de 1200 MHz, mas de 6a geração. Processadores de gerações mais avançadas são capazes de executar mais instruções ao mesmo tempo e operam com mais eficiência, tirando assim maior proveito do seu clock. É como comparar um carro com motor 2.0 produzido no ano 2000 com outro de motor 2.0 produzido em 1980. Os motores de geração mais nova têm maior rendimento, e tendem a obter maior desempenho em relação à potência do motor. O clock de um processador está diretamente relacionado com o número de instruções que podem ser executadas a cada segundo. O 8086 e o 8088, nas suas primeiras versões, operavam a 5 MHz. Isto não significa exatamente 5 milhões de instruções por segundo, e sim, 5 milhões de CICLOS por segundo. Algumas instruções mais simples podiam ser executadas em apenas dois ciclos. Desta forma, em um segundo seria possível executar 2.500.000 dessas instruções. Outras instruções mais complexas, como a multiplicação e a divisão, eram muito mais demoradas. Suponha por exemplo uma instrução que precise de 10 ciclos para ser executada. Operando a 5 MHz, esses processadores poderiam executar 500.000 dessas instruções por segundo. Com o passar do tempo e a evolução da tecnologia foi possível desenvolver processadores capazes de operar com clocks mais elevados, e o que é mais importante: executar instruções em um reduzido número de ciclos. Os processadores mais modernos são capazes de executar a maioria das instruções em apenas um ciclo. A partir do Pentium, passaram a executar instruções de forma simultânea, tornando possível, por exemplo, executar duas instruções em um único ciclo. Isto faria com que, teoricamente, operar a 200 MHz resulte em 400 milhões de instruções por segundo. Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-9 Algumas características dos processadores Ao compararmos processadores novos e antigos, simples e sofisticados, vemos que eles possuem muitas características comuns, e as diferenças estão no nível dessas características. Um exemplo simples é o clock, já abordado neste capítulo. No ano 2000 já existiam processadores com clocks superiores a 1000 MHz. Em 1980, os modelos típicos operavam na faixa dos 5 MHz. Mesmo com esta diferença tão grande, o significado do clock é exatamente o mesmo nos dois casos. Passemos então a apresentar as principais características de um processador genérico, e vejamos como se aplicam aos modelos atuais. Número de bits internos Daqui vêm as terminologias “micro de 8 bits”, “micro de 16 bits” e “micro de 32 bits”, etc. Dentro de um processador, existem vários circuitos que armazenam, transportam e processam dados. Na maioria dos processadores atuais, tais circuitos operam com 32 bits de cada vez. Nos antigos processadores dos anos 80, todos esses circuitos operavam com 16 bits, enquanto os modelos dos anos 70 operavam com 4 ou 8 bits. Quanto maior é o número de bits de um processador, mais veloz poderá realizar cálculos e processamento de instruções em geral. Veja por exemplo, os limites de números inteiros positivos que podem ser manipulados com 8, 16 e 32 bits: 8 bits 16 bits 32 bits 0 a 255 0 a 65.535 0 a 4.294.967.295 Suponha por exemplo que um processador de 16 bits precise realizar a operação 245.818.768 + 978.798.423. Ambas as parcelas desta adição não podem ser representadas em um grupo de 16 bits. Portanto, deve ser realizada por etapas. Um processador de 32 bits é capaz de representar e operar tais números de forma direta, o que faz com que o cálculo seja feito, no mínimo duas vezes mais rápido. Este é apenas um exemplo no qual um processador de 32 bits leva vantagem sobre um de 16 bits. Praticamente em todas as instruções, esta vantagem existe. Os processadores 8086, 8088 e 80286, usados nos PCs do início dos anos 80 e ainda encontrados no mercado até o início dos anos 90, operavam com 16 bits. A partir do 80386, os processadores usados nos PCs passaram a operar com 32 bits. Por incrível que pareça, os processadores mais modernos, como 4-10 Hardware Total Pentium III, Pentium 4, Athlon e diversos outros atuais, também operam com 32 bits. Número de bits externos Para que um processador seja rápido, é preciso que ele seja capaz de manipular instruções em alta velocidade. Essas instruções são armazenadas na memória, e portanto, é preciso que a memória seja acessada em alta velocidade. Ao mesmo tempo em que executa instruções, o processador também lê e armazena dados na memória, o que é mais uma razão para que a memória seja rápida. A velocidade de transferência de dados entre o processador e a memória depende de diversos fatores, e um dos principais é o número de bits do seu barramento de dados (data bus). O barramento de dados é um conjunto de sinais digitais que ligam o processador à memória e aos dispositivos de entrada e saída de dados. Os processadores de 8 bits utilizavam um barramento de dados também com 8 bits. O processador 8086, operava com 16 bits, tanto internamente como externamente, ou seja, utilizava um barramento de dados também com 16 bits. Até então, o número de bits internos era igual ao número de bits externos do processador, mas isto nem sempre ocorre. Por exemplo, o processador 8088, usado nos primeiros PCs, operava internamente com 16 bits, e externamente com apenas 8. Já com os processadores modernos (a partir do Pentium), ocorre o inverso: operam internamente com 32 bits e externamente com 64. A tabela abaixo apresenta o número interno e o número externo de bits dos processadores usados nos PCs. Processador 8086 8088 286 386SX 386DX 486 486DLC / SLC Pentium, Pentium MMX Pentium Pro Cyrix 5x86 e AMD 5x86 Cyrix 6x86 AMD K5, K6, K6-2, K6-III Pentium II, Pentium III Celeron Pentium 4 AMD Athlon, Duron Número interno de bits 16 16 16 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 Número externo de bits 16 8 16 16 32 32 32 64 64 32 64 64 64 64 64 64 Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-11 Como vemos, os processadores mais recentes operam com 32 bits internos e 64 bits externos, ou seja, barramento de dados com 64 bits. Uma nova configuração foi introduzida com o processador Intel Itanium, inaugurando a era dos processadores de 64 bits. São 64 bits internos e 64 bits externos. Capacidade de endereçamento Aqui está um fator que não está exatamente relacionado com a velocidade, e sim, com a capacidade de manipular grandes quantidades de dados. A capacidade de endereçamento nada mais é que o máximo tamanho que pode ter a memória, ou, seja, o número máximo de células de memória que um processador consegue acessar. Para acessar uma célula (ou posição) de memória, o processador precisa informar qual é o endereço desta célula. Cada célula armazena um byte. Processadores com barramento de dados de 16 bits podem acessar duas células de uma só vez. Aqueles com barramentos de dados com 32 e 64 bits podem acessar até 4 e 8 células, respectivamente. O 8086 e o 8088 possuíam barramentos de dados com 20 bits, e por isto podiam acessar 1 MB de memória. Para saber a quantidade máxima de memória que um processador pode acessar, basta saber o número de bits do seu barramento de endereços e calcular 2 elevado a esta número. Portanto: 220 bytes = 1.048.576 bytes = 1 MB 224 bytes = 16.777.216 bytes = 16 MB 232 bytes = 4.294.967.296 bytes = 4 GB Para a época do 8086 e do 8088 (em torno de 1980), a capacidade de endereçar 1 MB era considerada bem elevada. Os primeiros PCs nem mesmo chegavam a usar toda esta capacidade. Eram comuns modelos com 64 kB, 128 kB e 256 kB de memória RAM. Apenas em meados dos anos 80 começaram a ser comuns os PCs com 512 kB e 640 kB de RAM. O processador 286, com sua capacidade de endereçar até memória (usava um barramento de endereços com 24 bits) foi avanço em relação ao 8086 e ao 8088. Mesmo no início dos maioria dos PCs usava entre 1 MB e 2 MB de memória, apenas da capacidade de endereçamento do 286. 16 MB de um grande anos 90, a uma fração O 386, com seu barramento de endereços com 32 bits, possibilitava endereçar até 4 GB de memória, uma quantidade espantosamente alta até para os dias atuais. Um PC com 256 MB de RAM, por exemplo, não chega a usar 10% da sua capacidade máxima de memória. Por isto, mesmo os processadores mais modernos, em sua maioria, ainda utilizam barramentos 4-12 Hardware Total de endereços com 32 bits. A tabela abaixo apresenta o número de bits do barramento de endereços, bem como a capacidade máxima de endereçamento de memória para os processadores usados nos PCs: Processador 8086 8088 286 386SX 386DX 486 486DLC 486SLC Pentium e similares Pentium Pro e superiores Número bits de Endereço 20 20 24 24 32 32 32 24 32 36 Capacidade de endereçamento 1 MB 1 MB 16 MB 16 MB 4 GB 4 GB 4 GB 16 MB 4 GB 64 GB Memória cache Os processadores experimentaram ao longo dos anos, grandes avanços na velocidade de processamento. Um já ultrapassado Pentium II de 300 MHz, por exemplo, é mais de 1000 vezes mais veloz que o velho 8088 usado no IBM PC XT. As memórias também experimentaram avanços significativos, porém mais modestos. No início dos anos 80, eram comuns as memórias DRAM com 250 ns de tempo de acesso. Em meados dos anos 80, este tempo de acesso chegou à casa dos 60 ns, e no final dos anos 90, aos 10 ns. Portanto essas memórias são apenas cerca de 25 vezes mais rápidas que há 20 anos atrás, enquanto os processadores são no mínimo 1000 vezes mais rápidos. O resultado disso é um grande desequilíbrio entre a velocidade do processador e a velocidade da memória. Este problema é antigo, pois já ocorria com os computadores de grande porte durante os anos 60. Com os processadores, só passou a existir tal problema a partir de 1990, aproximadamente. Antes disso os processadores, sendo mais lentos, ficavam perfeitamente sintonizados com a velocidade das memórias. As memórias, mesmo sendo relativamente lentas, ainda eram capazes de entregar dados na velocidade exigida pelos processadores. Somente quando o seu clock chegou a 25 MHz (por volta de 1990), os processadores passaram a ter seu desempenho penalizado pela baixa velocidade das memórias. A memória RAM usada em larga escala nos PCs é chamada de DRAM (Dynamic RAM, ou RAM Dinâmica). Suas principais características são:  Preço relativamente baixo Capítulo 4 – Arquitetura de um PC   4-13 Grande capacidade em pequeno espaço Velocidade relativamente baixa O preço baixo e o alto grau de miniaturização fizeram com que a DRAM fosse o tipo de memória mais indicado para os microcomputadores. A sua baixa velocidade não chegava a ser um problema, pelo menos até 1990. Existe um outro tipo de memória RAM que apresenta uma velocidade de operação muito mais alta. É chamada de SRAM (Static RAM, ou RAM Estática). Suas principais características são:    Preço elevado Grande capacidade requer um grande espaço Alta velocidade Tecnicamente seria possível equipar um PC com memória SRAM, mas teríamos duas grandes desvantagens. Uma delas é o preço. A SRAM é cerca de 10 vezes mais cara que a DRAM de mesma capacidade. A outra desvantagem é o seu baixo grau de compactação. Seriam necessárias placas de circuito enormes para dotar um PC com uma razoável quantidade de memória. A solução utilizada pela indústria de PCs foi a mesma usada nos computadores de grande porte nos anos 60. Esta solução é a memória cache. É formada por uma pequena quantidade de SRAM, usada para acelerar uma grande quantidade de DRAM. Quando o processador precisa ler dados da DRAM, estes são antes transferidos para a cache (isto não é feito pelo processador, e sim, por um circuito especial chamado controlador de cache, que faz parte do chipset). O processador obtém os dados diretamente da cache, e enquanto esses dados estão sendo lidos, o controlador de cache se antecipa e acessa mais dados da DRAM, transferindo-os para a memória cache. O resultado é que na maior parte do tempo, o processador encontra dentro da cache os dados que procura. Este processo funciona bem porque, mesmo com grandes quantidades de memória, um processador passa bastante tempo utilizando trechos pequenos de memória. Por exemplo, ao executar um programa com o tamanho de 200 kB, todo ele cabe dentro de uma cache com apenas 256 kB. Ao executá-lo, os dados estariam, praticamente o tempo todo, sendo obtidos da rápida memória cache. 4-14 Hardware Total O primeiro processador a utilizar memória cache foi o 486. Em seu interior existem 8 kB de memória estática super veloz, operando como cache. Este tipo de cache, localizada dentro do processador, é chamada de:    Cache interna Cache primária Cache de nível 1 (L1) Apesar de ter apenas 8 kB, a cache interna do 486 podia acelerar consideravelmente o desempenho do acesso à memória. Os processadores 386 não tinham cache interna, e nem precisavam dela, enquanto operavam com até 20 MHz. Com o lançamento de versões de 25, 33 e 40 MHz, o baixo desempenho da memória DRAM obrigou os fabricantes a acrescentarem memória cache. Esta cache não era localizada dentro do processador, como ocorria com o 486. Era formada por chips de memória SRAM, e era chamada de:    Cache externa Cache secundária Cache de nível 2 (L2) OBS: Note que só é correto usar o termo cache secundária ou cache L2 quando existe cache primária (ou L1), como no caso do 486. Foram lançadas placas de CPU baseadas no 386, equipadas com 8 kB, depois com 16, 32, 64 e finalmente 128 kB de memória cache externa (isto ocorreu entre 1990 e 1993). Um computador baseado no 386DX-40, com 128 kB de cache externa, era mais veloz que um 486 de 25 MHz sem cache externa. Hoje em dia, tanto a cache primária como a secundária são importantes para o desempenho. A tabela que se segue apresenta a quantidade de memória cache interna existente nos processadores usados nos PCs. Processador 386 e anteriores 486DX / DX2 / SX / SX2 486 DX4 * 486DLC, 486SLC Pentium Pentium Pro Pentium MMX Cyrix 5x86 e AMD 5x86 Cache L1 Sem cache L1 8 kB 16 kB 1 kB 16 kB 16 kB 32 kB 16 kB Capítulo 4 – Arquitetura de um PC Cyrix 6x86 AMD-K5 AMD K6, K6-2, K6-III Cyrix 6x86MX, MII Cyrix III Pentium II, Celeron Pentium III Athlon, Duron Pentium 4 4-15 16 kB 24 kB 64 kB 64 kB 128 kB 32 kB 32 kB 128 kB 20 kB Os primeiros processadores a utilizarem cache (486) tinham uma única área para dados e instruções. Novas versões do 486 e todos os processadores seguintes passaram a utilizar uma cache L1 dividida em duas áreas iguais, sendo uma para dados e uma para instruções (data cache e instruction cache). Isto tornou a cache L1 mais eficiente. Notáveis são as caches L1 dos processadores Cyrix e AMD, normalmente maiores que as de processadores Intel de mesmo poder de processamento. Por exemplo, o AMD Athlon tem 128 kB de cache L1, enquanto o Pentium III tem apenas 32 kB. Também notável é o caso da cache L1 do processador Pentium 4. Esta cache não armazena dados e instruções vindos da memória, e sim, micro-instruções já decodificadas. Isso significa que as instruções existentes na cache L1 podem ser executadas mais rapidamente. Evolução da cache Os primeiros processadores usados nos PCs não necessitavam de memória cache. A memória DRAM disponível na época era suficientemente veloz para aqueles processadores. O IBM PC XT, por exemplo, usava memórias com 250 ns de tempo de acesso, mas o seu processador operava com ciclos de 800 ns para realizar os acessos, portanto 250 ns era um tempo de acesso mais que satisfatório. Apenas computadores de grande porte, aqueles que custavam alguns milhões de dólares, utilizavam memória cache. Em 1989 surgiu o processador Intel 80486, o primeiro a utilizar cache. Com clock de 25 MHz e ciclos de 80 ns, necessitava de memórias com menor tempo de acesso, porém na época as mais rápidas eram de 100 ns, tempo muito grande para aquele processador. Os 8 kB de cache, localizadas dentro do próprio processador (cache interna) permitiam o funcionamento do processador com bom desempenho, mesmo com a memória DRAM mais lenta que o necessário. 4-16 Hardware Total Figura 4.4 Cache interna do 486. Processadores 386 produzidos pela AMD na época (1991-1993) eram concorrentes do 486, até então produzidos apenas pela Intel. Assim como ocorria no 486, os processadores 386 daquela época também necessitavam de cache para melhorar o seu desempenho. Como o 386 não tinha cache interna, foram produzidas placas de CPU 386 com cache externa, ou seja, formada por chips SRAM (RAM estática) localizados na placa de CPU. Um processador 386 de 40 MHz e 128 kB de cache externa era praticamente tão veloz quanto um 486 de 25 MHz e 8 kB de cache interna, mas a opção do 386 era muito mais barata. Figura 4.5 Cache externa de placas de CPU para 386. A cache externa realmente acelerava bastante o desempenho, e assim foram criadas placas de CPU para processadores 486, também com cache externa. Eram comuns placas para 486 com 256 kB de cache externa, além dos 8 kB de cache interna existentes no processador. Figura 4.6 Cache interna e externa. Este esquema de dupla cache (interna e externa) utilizada em processadores 486 foi mantido em processadores mais modernos, como o 586, o Pentium e Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-17 todos os demais processadores para Soquete 7, com exceção do AMD K6III, que operava com 3 caches. Os termos “cache interna” e “cache externa” caíram em desuso. Atualmente ambas as caches ficam localizadas dentro do próprio processador, portanto não faz mais sentido classificá-las como interna e externa. A cache interna é agora chamada de cache primária ou cache L1 (level 1 ou nível 1). A cache externa é agora chamada de cache secundária ou cache L2 (level 2 ou nível 2). Na época em que o Pentium e o Pentium MMX eram utilizados em computadores de uso pessoal, a Intel produzia o Pentium Pro, utilizado em aplicações de nível profissional e em servidores (1995-1997). Este foi o primeiro processador a embutir a cache L2. Em outras palavras, dentro do processador Pentium Pro encontrávamos a cache L1 e 256 kB de cache L2. Figura 4.7 Cache L2 do Pentium Pro. O Pentium Pro era construído em uma pastilha de silício (die) com dupla cavidade, ou seja, como se fossem dois chips montados em um mesmo substrato. Um deles é o núcleo do processador, o outro é a cache L2. Este método permitiu a construção de uma cache L2 bastante veloz, entretanto tinha um elevado custo de produção. O núcleo do Pentium Pro utiliza a arquitetura Intel P6, usada nos processadores seguintes (Pentium II, Celeron e Pentium III). A cache L2 entretanto nunca mais foi produzida com o sistema de dupla cavidade. O Pentium II foi lançado em 1997, utilizando um núcleo similar ao do Pentium Pro, ou seja, ele também usa a microarquitetura P6. A principal 4-18 Hardware Total diferença está na sua cache L2. Ao invés de utilizar uma única pastilha de silício contendo o processador e a cache L2, o Pentium II é montado em uma placa de circuito, juntamente com chips de memória que formam a cache L2. O conjunto inteiro é montado em um cartucho metálico. Do ponto de vista do núcleo do processador, esta cache L2 é externa, mas considerando o cartucho como um todo, a cache L2 é interna. Para evitar confusão, os termos interna e externa não são mais usados, e em seu lugar usamos hoje, L1 e L2. *** 35% *** Figura 4.8 Cache do Pentium II e das primeiras versões do Pentium III e do Athlon. Este sistema de cache L2 foi também utilizado nas primeiras versões do Pentium III e do AMD Athlon. Cache L2 integrada no núcleo Integrar a cache L2 no núcleo significa produzir um processador contendo na mesma base de silício, com uma única cavidade, o núcleo e a cache L2. Integrar a cache no núcleo foi possível com a adoção de tecnologia de 0,18 mícron, no lugar da antiga tecnologia de 0,25 mícron, possibilitando a construção de transistores menores, e em conseqüência, chips menores e com menor aquecimento. Além do menor custo, a cache L2 integrada ao núcleo do processador resulta em maior desempenho, já que os acessos à cache podem ser feitos com maior velocidade. O primeiro processador a integrar a cache L2 no seu núcleo foi o Celeron. Posteriormente a mesma técnica passou a ser usada pelo Pentium III. A Intel utiliza vários nomes para diferenciar seus modelos de processador. O Pentium III versão Katmai era o original, que tinha a cache L2 formada por chips SRAM adicionais. A versão chamada Coppermine é a que integra a cache L2 no núcleo. Apesar de ter apenas 256 kB, contra os 512 kB do Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-19 Pentium III Katmai, a nova versão do Pentium III oferece maior desempenho, pois sua cache L2 opera com um clock duas vezes maior. Também os processadores Athlon passaram a utilizar cache L2 integrada no núcleo. Assim como ocorre com os processadores Intel, são usados nomes adicionais para designar as versões do Athlon. A versão com cache L2 embutida no núcleo é chamada de Thunderbird, ou simplesmente T-Bird. Ao mesmo tempo em que foi lançado o Athlon T-Bird, com 256 kB de cache L2 integrada no núcleo, foi também lançado o Duron, utilizando a mesma tecnologia. A diferença é a cache L2, que no Duron tem apenas 64 kB. Entretanto, sua cache L1 de 128 kB (encontrada tanto no Athlon quanto no Duron) oferece um bom desempenho, mesmo com uma cache L2 de apenas 64 kB. Velocidades das caches Um dos principais melhoramentos introduzidos nos processadores modernos foi o aumento de velocidade da cache L2. Quando um processador se torna mais rápido, a memória DRAM não necessariamente precisa acompanhar este aumento de velocidade (e na prática não acompanha), mas a cache L2 precisa acompanhar. Se o processador se tornar mais veloz mas a cache L2 mantiver velocidade constante, o desempenho será prejudicado. Figura 4.9 Relação entre o processador e as caches. A figura 9 mostra a relação entre o processador, as caches e a memória DRAM. Para que o sistema tenha um bom desempenho, deve ocorrer o seguinte: a) O processador encontra na maior parte das vezes, os dados e instruções que precisa na própria cache L1. b) Os dados a serem transferidos para a cache L1 estão na maior parte das vezes, localizados na cache L2 4-20 Hardware Total Desta forma, a cache L2 acelera o desempenho da DRAM. Ao mesmo tempo, a cache L1 acelera o desempenho da cache L2. Note que na figura estão indicadas as freqüências F1, F2 e F3. F1: Velocidade na qual os dados trafegam entre a cache L1 e o núcleo F2: Velocidade na qual os dados são transferidos entre as caches L1 e L2 F3: Velocidade de transferência entre a DRAM e a cache L2 Veja como ficam essas velocidades em alguns processadores produzidos em um passado recente: Processador Pentium-200 AMD K6-2/300 AMD K6-2/500 Pentium II/400 F1 200 MHz 300 MHz 500 MHz 400 MHz F2 66 MHz 100 MHz 100 MHz 200 MHz F3 66 MHz 100 MHz 100 MHz 100 MHz Em todos os casos, o clock usado na transferência de dados entre a cache L1 e o núcleo do processador é o próprio clock do núcleo. Por exemplo, em um núcleo de 500 MHz, esta transferência é feita a 500 MHz. Observe o que ocorre com os valores de F2, que representa a velocidade da cache L2. Nos processadores Pentium, K6-2 e similares, a cache L2 opera com freqüência fixa, igual à freqüência do barramento externo. Um K6-2/500 tem condições de processar dados mais rapidamente que um K6-2/300, entretanto ambos possuem caches L2 com velocidades semelhantes. Aumentar mais ainda o clock do processador e manter fixa a velocidade da cache L2 é a mesma coisa que usar em um carro de Fórmula 1, pneus de Fusca. Finalmente observe o valor de F2 para o Pentium II. Este processador possui uma cache L2 capaz de transferir dados em uma velocidade maior que a do seu barramento externo. É usado um barramento dual, um de 100 MHz para acessar a DRAM e um de 200 MHz para acessar a cache L2. No caso geral, a cache L2 do Pentium II e das primeiras versões do Pentium III (Katmai) opera com a metade da freqüência do núcleo do processador. Um Pentium III/600, por exemplo, tem cache L2 operando a 300 MHz. O aumento do valor de F2 foi uma das prioridades nos processadores lançados recentemente. Veja o que ocorre com os modelos mais novos: Processador Pentium IIIE Pentium IIIB F1 F F F2 F F/2 F3 100 MHz 133 MHz Capítulo 4 – Arquitetura de um PC Pentium IIIEB Athlon original Athlon T-bird Duron Pentium 4 F F F F F F F/2, F/2.5, F/3 F F F 4-21 133 MHz 200 MHz 200/266 MHz 200 MHz 400 MHz Na tabela usamos F para indicar a freqüência do núcleo do processador. Por exemplo, em um Pentium III/1000, F vale 1000 MHz. Observe que nos processadores mais modernos, F2 (freqüência da cache L2) é igual à freqüência do núcleo do processador. Núcleo a 1000 MHz significa cache L2 a 1000 MHz. Isto resulta em um grande aumento de desempenho, em comparação com versões mais antigas. Nas primeiras versões do Pentium III, bem como no Pentium IIIB (clock externo de 133 MHz), a cache L2 operava com a metade da freqüência do núcleo. Isto também ocorria com as primeiras versões do Athlon, onde a cache L2 operava com a metade, e até com 1/3 da freqüência do núcleo. Nas versões mais novas do Pentium III (Coppermine) e nas versões T-Bird do Athlon e Duron, a cache L2 também opera com a freqüência do núcleo. Esta é uma característica que será mantida em todos os processadores modernos: cache L2 em full speed., integrada no núcleo do processador (on-die). Finalmente observe na tabela que melhoramentos têm sido feitos na freqüência da DRAM. Novas tecnologias como DDR e RDRAM estão aos poucos sendo implantadas para tornar mais elevada a taxa de transferência dos dados que chegam da DRAM. Cache L3 Durante aproximadamente um ano (meados de 1999 a meados de 2000), a AMD produziu o processador K6-III. Foi lançado apenas nas versões de 400 e 450 MHz, mas foi logo retirado de linha, devido ao seu custo de produção relativamente alto, o que dificultava a concorrência com os processadores Intel. O K6-III tinha uma cache L2 de 256 kB full speed integrada no seu núcleo. Processador a 450 MHz, cache L2 a 450 MHz. Seu desempenho era muito bom, bem mais veloz que o K6-2 e igualando-se ao Pentium III de mesmo clock. A AMD achou melhor descontinuá-lo e dedicar sua linha de produção ao Athlon. O processador K6-III tinha no seu núcleo, caches L1 e L2. Podia ser instalado em placas de CPU para K6-2, que já tinham cache externa. Sendo assim, a cache existente na placa de CPU era de nível 3 (L3). A figura 10 mostra a relação entre as três caches do K6-III. 4-22 Hardware Total Figura 4.10 Relação entre as caches de um K6-III/400. Na figura 10 foi tomado como exemplo um K6-III de 400 MHz. Estando o núcleo operando a 400 MHz, as transferências feitas entre o processador, a cache L1 e a cache L2 (internas) são feitas na mesma freqüência. Para o modelo de 450 MHz, essas transferências são feitas a 450 MHz. Em ambos os modelos, as transferências entre a cache L2 e a L3 (externa), e entre a cache L3 e a DRAM são feitas a 100 MHz. Desempenho Todos os esforços no sentido de melhorar a tecnologia dos processadores giram em torno de um ponto chave: o desempenho, ou seja, a velocidade de processamento. Entre as técnicas implantadas visando obter maiores velocidades, podemos citar:       Aumento do clock Aumento do número interno de bits Aumento de número externo de bits Redução do número de ciclos para executar cada instrução Uso de cache L1 e L2 mais eficientes Execução de instruções em paralelo Avanços em todas essas áreas têm possibilitado obter velocidades cada vez maiores. Para avaliar essas velocidades, é fundamental que existam métodos precisos para medir o desempenho de um processador. No tempo do PC XT, quando apenas o processador 8088 era usado, bastava indicar o seu clock, e automaticamente poderíamos ter uma idéia da sua velocidade de processamento. Por exemplo, um XT de 10 MHz era duas vezes mais veloz que um XT de 5 MHz. OBS: O primeiro PC XT não operava com 5 MHz, e sim, com 4,77 MHz. Portanto, um XT de 10 MHz era cerca de 2,09 vezes mais veloz que o XT original. Durante muitos anos, o desempenho dos processadores usados nos PCs foi estimado através de comparações com o IBM PC XT. Por exemplo, o 80286 de 6 MHz usado no IBM PC AT era cerca de 5,7 vezes mais rápido que o Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-23 IBM PC XT. Esta comparação é realizada através de programas chamados de benchmarks. A idéia é relativamente simples. Colocava-se um XT para executar uma grande quantidade de instruções, todas elas envolvendo apenas o processador e a memória, isto, é não eram levados em conta acessos a disco, ao vídeo e demais dispositivos. Marcava-se o tempo que o XT levava para executar esta miscelânea de instruções. Digamos que o XT tenha demorado, por exemplo, 10 segundos. Este tempo era registrado dentro do programa de benchmark. Ao usarmos este programa em um computador de teste, são executadas as mesmas instruções processadas pelo XT, e o tempo total de processamento sendo registrado. Suponha por exemplo que o tempo de execução foi de 2 segundos. Portanto, dividindo o tempo de execução do XT (10 segundos) pelo tempo de execução do computador em teste (2 segundos), encontramos como resultado o índice de velocidade. Neste exemplo, o computador em teste mostrou ser 5 vezes mais veloz que o XT. Vários programas de benchmark foram criados ao longo dos últimos anos. Todos eles são baseados na execução de uma miscelânea de instruções, a contagem do tempo para esta execução, e a comparação com o tempo requerido por um computador tomado como referência, normalmente o IBM PC XT. Sem dúvida, um dos programas mais usados na medição do desempenho de processadores é no Norton Sysinfo. Outro menos cotado, mas também muito conhecido é Checkit. Ambos fazem medidas e apresentam resultados comparativos com o IBM PC XT. A tabela que se segue apresenta os índices de velocidades de vários processadores, medidos com o Norton SI 8.0 e com o Checkit 3.0. Hoje os testes de desempenho feitos com esses dois programas são obsoletos, por isso não faz mais sentido usá-los para processadores novos. Apresentamos portanto os índices de velociodade para processadores até o Pentium-200. Processador e clock Pentium-200 Pentium-166 Pentium-150 Pentium-133 Pentium-120 Pentium-100 Pentium-90 Pentium-75 Pentium-66 Pentium-60 486DX4-120 486DX4-100 486DX2-80 486DX4-75 486DX2-66 Norton Si 8.0 640 525 475 420 380 317 285 235 209 190 261 218 174 163 144 Checkit 3.0 460 380 340 300 273 228 205 170 150 136 166 139 114 105 91.8 4-24 486DX2-50 486DX-40 486DX-33 486DX-25 386DX-40 386DX-33 386DX-25 386DX-20 386SX-40 386SX-33 386SX-25 386SX-20 386SX-16 286-25 286-20 286-16 286-12 286-10 286-8 8088 10 Mhz 8088 8 Mhz Hardware Total 108 87.0 72.0 54.0 43.2 35.6 27.0 21.6 40.6 33.5 25.4 20.3 16.2 18.4 14.7 11.8 8.8 7.4 5.9 2.1 1.7 69.5 57.0 45.9 34.7 31.6 26.1 19.8 15.8 25.1 20.7 15.7 12.6 10.0 13.9 11.1 8.9 6.7 5.6 4.4 2.1 1.7 Observando esta tabela, notamos um fato muito interessante que ocorre com os programas medidores de desempenho. Observe que os índices são iguais quando dizem respeito ao 8088. Em todos os outros processadores, o Norton SI e o Checkit encontram índices diferentes. Porque esses índices são diferentes? Qual dos dois está correto? Os índices são diferentes porque esses dois programas usam “miscelâneas de instruções” diferentes. Nos processadores mais modernos, as multiplicações e divisões são incrivelmente mais rápidas que nos antigos. Entretanto, operações que realizam acessos à memória são penalizadas pelo fato das memórias não serem tão velozes quanto os processadores exigem. Um programa de benchmark que utiliza operações de multiplicação e divisão tende a apresentar índices muito mais altos que outro que realiza muitos acessos à memória. O resultado é que um processador pode ser muito veloz ao processar programas que fazem muitos cálculos, mas pode não ser tão veloz quanto executa programas que manipulam grandes quantidades de dados na memória. Hoje em dia faz pouco sentido medir o desempenho usando programas que fazem comparação com o IBM PC XT. O fato de um Pentium-166 apresentar o índice 525 medido com o Norton SI não significa que ele realmente será 525 vezes mais veloz que o XT para qualquer tipo de processamento. Por exemplo, quando desabilitamos a memória cache L2 em um PC equipado com um Pentium-166, ele continua apresentando um índice de 525 medido pelo Norton SI, graças à eficiência da sua cache interna. Esta Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-25 eficiência não é tão grande assim quando é preciso acessar grandes quantidades de memória. A cache L1 não consegue dar conta do serviço, e o desempenho cai consideravelmente. Sem a cache L2, um Pentium-166 apresenta um desempenho similar ao de um Pentium-90, apesar do seu índice de velocidade medido com o Norton SI (ou com o Checkit) permanecer inalterado. Para medir de forma mais realista o desempenho do Pentium e processadores mais avançados, é preciso usar programas que são baseados na execução de uma miscelânea de instruções mais comuns nos programas mais sofisticados para o ambiente Windows. Exemplos de programas adequados são o Norton Sysinfo para Windows 9x, o Winbench e o Winstone. A tabela que se segue mostra ídices de velocidade para alguns processadores na faixa de 200 a 500 MHz. Nesses testes usamos os programas Norton Sysinfo para Windows 9x e o Winbench 99, que apresenta por sua vez dois índices: CPUMark32, para processamento não numérico, e o FPUWinMark, para processamento numérico. Observe como processadores de gerações mais novas apresentam desempenho muito superior ao de processadores mais antigos porém com o mesmo clock. Por exemplo, o Pentium II/233 tem índice CPUMark32 igual a 560, enquanto o Pentium MMX/233 tem índice de apenas 440. Processador e clock Norton CPUMark32 FPUWinMark Pentium II, 450 MHz Pentium II, 400 MHz 210 190 1100 1000 2290 2060 Pentium II, 350 MHz Pentium II, 300 MHz 170 150 900 800 1800 1500 Pentium II, 333 MHz Pentium II, 300 MHz 150 140 780 730 1600 1500 Pentium II, 266 MHz Pentium II, 233 MHz 130 110 650 560 1300 1150 Pentium MMX, 233 MHz Pentium MMX, 200 MHz 61 55 440 400 830 750 AMD K6-2, 400 MHz AMD K6-2, 350 MHz 140 130 860 800 1250 1100 AMD K6-2, 300 MHz AMD K6, 300 MHz 120 110 760 620 950 930 AMD K6, 266 MHz AMD K6, 233 MHz 100 90 580 550 850 750 AMD K6, 200 MHz Celeron 300 MHz 80 100 520 610 640 1500 Cyrix MII PR300 85 560 520 4-26 Hardware Total 6x86MX PR266 75 540 460 6x86MX PR233 6x86MX PR200 64 60 470 430 420 390 6x86 PR200 52 420 380 Processadores mais com clocks mais elevados apresentam índices de desempenho ainda maiores. A tabela que se segue mostra os índices CPUMark32, medidos com o programa Winbench 99 versão 1.2, para alguns processadores acima de 500 MHz. Note que os índices do Winbench 99 versão 1.2 não têm relação com os índices do Winbench 99 versão 1.0, usados na tabela anterior. Processador e clock CPUMark32 (ver 1.2) Athlon 1 GHz Athlon 800 MHz 90 72 Athlon 600 MHz Pentium III 1 GHz 55 85 Pentium III 800 MHz Pentium III 600 MHz 70 45 Duron 800 MHz 65 Unidade de ponto flutuante Os velhos processadores 8086 e 8088 podiam operar em conjunto com um chip auxiliar chamado 8087. Este chip era chamado de processador (ou coprocessador) matemático. Era uma espécia de processador secundário, especializado em realizar cálculos com números reais em alta velocidade. Enquanto o 8086 e o 8088 faziam apenas adição, subtração, multiplicação e divisão de números inteiros de 32 bits, o 8087 podia realizar essas mesmas operações, e ainda uma grande quantidade de funções algébricas (raiz quadrada, logaritmo, exponencial, etc), trigonométricas (seno, tangente, arco tangente, etc) e hiperbólicas (seno hiperbólico, cosseno hiperbólico, etc), com números reais de 80 bits de mantissa (lembrando que um número real pode ser representado por uma base, ou mantissa, e um expoente). Programas que utilizam grandes quantidades de cálculos deste tipo ficavam incrivelmente mais velozes quando usavam o 8087. Normalmente, os softwares eram fornecidos simultaneamente em duas versões, uma para operar através do 8086/8088, e outra para usar o 8087. Quando o PC não tinha o 8087 instalado, mesmo assim podia realizar esses cálculos, mas estes eram feitos por etapas, o que era muito mais demorado. Os programas que se beneficiam de um coprocessador matemático são os seguintes:  CAD (Computer Aided Design) Capítulo 4 – Arquitetura de um PC    4-27 Programas para engenharia Programas científicos Programas que geram figuras tridimensionais Ao lançar os seus novos processadores, a Intel sempre lançava também um coprocessador matemático compatível: Processador 8086 / 8088 80286 80386SX 80386DX Coprocessador matemático 8087 80287 80387SX 80387DX Ao lançar o 486, a Intel finalmente colocou o coprocessador matemático dentro de próprio processador. O chamado 486DX possui um coprocessador matemático interno, enquanto o 486SX não o possui. Outros processadores mais avançados como o Pentium e o Pentium Pro também possuem o coprocessador matemático interno. O mesmo ocorre com todos os processadores produzidos depois do 486, ou seja, todos possuem um coprocessador matemático embutido. Esta parte do processador é chamada atualmente de unidade de ponto flutuante (FPU, ou Float Point Unit). Antigamente apenas engenheiros, arquitetos e cientistas precisavam de um coprocessador matemático. No tempo em que reinava o processador 486, a sua unidade de ponto flutuante ficava praticamente ociosa, pois os softwares da época quase não a utilizavam. Hoje em dia, além das aplicações sérias já citadas, existe uma categoria de programas que faz uso intensivo da unidade de ponto flutuante: os jogos tridimensionais. A geração de imagens tridimensionais demanda uma grande quantidade de cálculos, portanto a unidade de ponto flutuante passou a ser um ítem essencial, mesmo para os usuários domésticos. Mapas de memória e de E/S Um bom conhecedor de hardware deve entender não apenas o que se passa dentro de um processador, mas também a forma como ele se comunica com o seu exterior. É preciso entender como o processador envia e recebe dados para a memória e para os dispostivos a ele ligados. Vamos então começar estudando a forma como o processador “vê” a memória e os demais dispositivos. Como vimos no início deste capítulo, um processador é capaz de realizar operações como: 4-28 Hardware Total     Ler um dado da memória Escrever um dado na memória Receber um dado de dispositivos de E/S Enviar dados para dispositivos de E/S De um modo geral podemos dizer que o processador é capaz de ler e escrever dados em duas categorias de circuitos: a) Memória: São as ROMs e RAMs localizadas na placa de CPU e nas placas de expansão. b) Entrada e saída: Em inglês “Input/Output” (I/O). São circuitos representados pelas interfaces de diversos dispositivos como drives, disco rígido, teclado, impressora, monitor, mouse, etc. Nas operações de acesso à memória, o processador escreve e lê dados, praticamente sem intermediários. Nos acessos a dispositivos de E/S, existem circuitos intermediários, que são as interfaces. Por exemplo, quando é feita a leitura de um caracter proveniente do teclado, não existe uma ligação direta entre o processador e o teclado. Esta ligação é feita por um circuito chamado Interface de Teclado (esta interface fica localizada na placa de CPU). O código do caracter proveniente do teclado é transferido para esta interface, que por sua vez, avisa ao processador que existe um código para ser lido. O processador pode então fazer a leitura do caracter ou comando de teclado recebido. Da mesma forma, quando é feita a impressão de um caracter na impressora, o processador não envia dados diretamente para a impressora. Os dados são colocados em um circuito chamado Interface Paralela, que por sua vez, encarrega-se de transmitir os dados para a impressora. Cada dispositivo de E/S possui a sua própria interface, como mostram os exemplos da tabela a seguir: Dispositivo Monitor Teclado Alto falante Impressora Mouse Drive de disquete Disco rígido IDE Disco rígido SCSI Joystick Scanner Câmera digital Interface Placa de vídeo Interface de teclado Interface de alto falante Interface paralela ou USB Interface serial, PS/2 ou USB Interface para drives de disquete Interface IDE Interface SCSI Interface para jogos ou USB Placa de interface de scanner, paralela ou USB Interface serial, paralela ou USB Capítulo 4 – Arquitetura de um PC ZIP Drive 4-29 Existem modelos SCSI, paralelos, USB e IDE. Para controlar um dispositivo de E/S, o processador precisa realizar acessos de leitura e escrita na sua interface. Observe que quando o processador escreve dados na memória, nada acontece fisicamente. Apenas o valor escrito fica armazenado na posição de memória que o processador indicou. Por outro lado, quando o processador escreve no circuito de uma interface, ações físicas ocorrem. Para realizar a leitura e escrita de dados na memória e nas interfaces, o processador possui diversos sinais digitais, como mostra a figura 11: Figura 4.11 Barramentos e sinais de controle envolvidos nas operações de leitura e escrita do processador. a) Barramento de endereços Em inglês, Address BUS. Nos processadores 386DX e no 486 este barramento é um conjunto de 32 sinais digitais, representados por 32 terminais do processador. Na maioria dos processadores mais avançados este barramento opera com 36 bits. Através desses sinais o processador especifica o endereço de memória ou de E/S que deseja ter acesso. Este barramento é do tipo unidirecional, ou seja, os valores que representa trafegam em uma única direção, que é a indicada pela seta. b) Barramento de dados Em inglês, Data BUS. Nos processadores 386DX e 486, este barramento possui 32 bits, e é representado também por 32 terminais do processador. No Pentium e superiores, possui 64 bits. É através deste barramento que trafegam os dados que o processador lê e escreve na memória e nas interfaces. Este barramento é do tipo bidirecional, ou seja, seus dados podem trafegar em duas direções: para dentro do processador (nas operações de leitura) e para fora do processador (nas operações de escrita). c) IO/M 4-30 Hardware Total Significa Input-Output/Memory, ou seja, Entrada e Saída / Memória. Com este sinal digital o processador indica se está acessando uma posição de memória ou uma posição de E/S. d) R/W Significa Read/Write, ou seja, Leitura/Escrita. Este é um sinal digital através do qual o processador informa se está realizando uma operação de leitura ou de escrita. Através dos sinais IO/M e R/W, o processador define uma das 4 operações de transferência de dados possíveis:     Leitura da memória Leitura de E/S Escrita na memória Escrita em E/S Um exemplo de leitura de E/S é a recepção do código de uma tecla pressionada pelo usuário no teclado. Um exemplo de escrita em E/S é a transmissão de um caracter para a impressora. Observe bem a figura 11 e veja como existe uma grande similaridade (pelo menos do ponto de vista do processador) entre as operações de acesso à memória e as operações de acesso a E/S. Em ambos os tipos de operação o processador precisa fornecer o endereço desejado. Em ambos os tipos podem ser feitas leituras e escritas através do barramento de dados. O sinal R/W indica se a operação é de leitura ou escrita, tanto no caso do acesso à memória como no acesso a E/S. O sinal IO/M é o único diferenciador que o processador fornece para distinguir entre as operações de acesso à memória e as de acesso a E/S. O processador “enxerga” a memória como uma grande seqüência de bytes. Esta seqüência, quanto representada em um gráfico, é chamada de mapa de memória. Da mesma forma, o processador “enxerga” os dispositivos de E/S como uma seqüência de bytes, que ao serem representados graficamente, formam o que chamamos de “mapa de E/S”. O mapa de memória é uma representação gráfica de todos os bytes presentes em todos os chips de memória do computador. O mapa de E/S é uma representação gráfica de todos os bytes existentes nos diversos chips que formam as diversas interfaces existentes no computador. A figura 12 mostra o mapa de memória e o mapa de E/S de um PC equipado com 256 MB de RAM. Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-31 Figura 4.12 Mapa de memória e mapa de E/S. Observe o mapa de memória da figura 12. Vemos que neste mapa existem vários "finais de memória". 1. Memória instalada. Na figura está sendo usado um limite de 256 MB, mas poderia ser qualquer quantidade suportada pela placa de CPU. Esta é a memória que os programas poderão acessar. 2. Limite da placa de CPU. Este limite é imposto pelo projetista da placa de CPU, que possui previsão para a instalação futura de novos módulos de memória. Muitas placas de CPU modernas possuem 3 soquetes para instalação de módulos de até 512 MB, portanto seu limite máximo é 1536 MB. Outras placas poderão ter limites ainda maiores, assim como placas um pouco mais antigas têm limites menores. 3. Limite do processador. Com um barramento de endereços de 36 bits, o máximo endereço que pode ser utilizado é 64 GB de memória. A figura 12 mostra também o mapa de E/S e dois limites: 1. Limite da placa de CPU. Este limite foi imposto pela IBM quando projetou o IBM PC, e era seguido pelas placas de CPU até poucos anos atrás. Nessas palcas são usados apenas 1024 endereços de E/S (1k), apesar do processador poder chegar até 64k. Na figura, chamamos este limite de “Tradicional Limite da Placa de CPU”, pois nas modernas placas de CPU, este limite é maior, ou seja, é usado um espaço de endereçamento maior que 1 kB. 4-32 Hardware Total 2. Limite do processador. Nas operações de E/S, os processadores usados na família PC usam apenas 16 bits do seu barramento de endereços, limitando o endereço máximo de E/S em 64k. As placas de CPU modernas utilizam todos os 16 bits para especificar endereços de E/S, portanto seu limite máximo é o próprio limite de endereçamento do processador, ou seja, 64 kB. Os bytes do mapa de E/S ficam localizados em diversos chips existentes nas diversas interfaces instaladas no PC. Quando o processador escreve valores nesses bytes, os dispositivos conectados às interfaces recebem automaticamente os comandos correspondentes a esses valores. Através do Gerenciador de Dispositivos do Windows, podemos visualizar o mapa de E/S, com as indicações das faixas de endereços ocupadas por cada interface. No Gerenciador de Dispositivos, clique em Computador, depois em Propriedades. No quadro apresentado (figura 13), marque a opção “Entrada/saída (E/S)”. Figura 4.13 Mapa de E/S apresentado pelo Gerenciador de Dispositivos do Windows. No mapa apresentado, vemos por exemplo que a porta COM2 ocupa os endereços entre 2F8 e 2FF, e que a porta paralela está ocupando os endereços entre 378 e 37F. Usando a barra de rolamento deste quadro podemos visualizar todos os endereços de E/S usados pelo computador. Você certamente já ouviu falar em drivers de dispositivos de E/S. Temos por exemplo o driver da placa de som, o driver da placa de vídeo, o driver do modem, e assim por diante. Uma das coisas que o driver faz é ler e escrever valores apropriados nos endereços apropriados do mapa de E/S correspondentes ao dispositivos que está controlando. Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-33 Ao projetar o IBM PC, a IBM definiu diretrizes para o uso do mapa de E/S. Esta definição é uma reserva de faixas de endereços específicos para interfaces específicas. Todos os fabricantes de hardware para PCs devem obedecer este padrão. Por exemplo, em qualquer placa que tenha uma interface serial COM1, esta interface deve ocupar os endereços entre 3F8 e 3FF. A tabela que se segue mostra como a IBM definiu esses endereços de E/S. Até os dias atuais as interfaces mantém esses endereços, por questões de compatibilidade. Endereços Interface que os utiliza 000-01F 020-03F 040-05F 060-06F 070-07F 080-09F 0A0-0BF 0C0-0DF 0F0-0F1 170-177 1F0-1F7 200-207 278-27F 2E8-2EF 2F8-2FF 370-377 378-37F 3B0-3BF 3C0-3CF 3D0-3DF 3E8-3EF 3F0-3F7 3F8-3FF Controlador de DMA (placa de CPU) Controlador de interrupções (placa de CPU) Timer (placa de CPU) Controlador de teclado do AT Chip CMOS Registro de página de DMA (placa de CPU) Segundo controlador de interrupções (CPU) Segundo controlador de DMA (placa de CPU) CLEAR e RESET do coprocessador Controladora IDE secundária Controladora IDE primária Interface de joystick Porta paralela Porta serial COM4 Porta serial COM2 Interface de drives secundária Porta paralela Placa de vídeo MDA e HÉRCULES Placa VGA Placas CGA e VGA Porta serial COM3 Interface de drives primária Porta serial COM1 Interrupções As interrupções são um método bastante eficiente para realizar operações de entrada e saída. Imagine uma situação da vida real em que uma secretária fica o tempo todo ao lado do chefe, esperando que ele solicite um serviço. Ela não pode executar outras tarefas porque está “monitorando” o seu chefe. Imagine agora que a secretária está realizando normalmente o seu trabalho, sem se preocupar com o chefe. Quando o chefe deseja algum serviço, chama a secretária, que irá interromper o que estava fazendo para atender o chefe. Da mesma forma, um processador não precisa ficar constantemente monitorando os seus dispositivos de E/S. Pode fazer o seu trabalho normalmente, e quando um dispositivo necessitar de atenção do processador, irá interrompê-lo para que a operação de E/S seja realizada. 4-34 Hardware Total A interrupção é uma operação de hardware na qual o processador suspende provisoriamente a execução de um programa para o atendimento de um determinado evento. Essa suspensão dura tão pouco que o usuário não chega a perceber que o programa parou. Na maioria dos casos este tempo é inferior a alguns milésimos de segundo. Entre os diversos pinos do processador, um deles é chamado de INT, e serve para que os diversos circuitos existentes no computador possam requisitar interrupções. Assim que o processador recebe um sinal INT, guarda na memória informações que permitem mais tarde saber exatamente onde parou. A seguir, determina qual foi o dispositivo que gerou a interrupção e faz o seu atendimento. Ao terminar de atender a interrupção, volta a processar o programa original exatamente do ponto de onde parou. Existem diversos dispositivos que necessitam interromper o processador. Alguns exemplos são:      A interface de teclado, para avisar que o usuário pressionou uma tecla A interface paralela, para avisar que ocorreu algum problema com a impressora A interface serial, para indicar que recebeu um byte, ou que terminou de transmitir um byte A interface de drives de disquetes, para avisar que já terminou a operação de leitura ou gravação solicitada Idem para a interface de disco rígido Sem as interrupções, o funcionamento do computador seria muito mais complicado. Além de processar o programa principal, o processador precisaria periodicamente checar todos os dispositivos para verificar se existem eventos pendentes. Por exemplo, precisaria checar se alguma tecla foi pressionada, se a impressora está pronta para receber dados, se existe algum dado chegando das interfaces seriais, etc. Alguns computadores muito antigos operavam desta forma, uma técnica chamada de pooling. Era o caso da maioria dos micros de 8 bits. O uso de interrupções faz com que o computador opere de forma muito mais eficiente, podendo se ocupar do processamento do programa principal, e sendo interrompido apenas quando necessário. Vários dispositivos, através das suas interfaces, precisam freqüentemente enviar um comando de interrupção para que o processador lhes dedique a atenção necessária, normalmente relacionada com a transmissão e recepção de dados. Como o processador possui apenas uma entrada de interrupção e existem vários dispositivos que necessitam interrompê-lo, a placa de CPU Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-35 utiliza um circuito chamado de controlador de interrupções. Uma das funções deste circuito é receber requisições de interrupções de vários dispositivos e interromper o processador através do sinal INT. Outra função é informar ao processador qual foi o dispositivo que gerou a interrupção. A figura 14 mostra de forma muito simplificada, a estrutura de interrupções no IBM PC XT. A figura 15 mostra a estrutura de interrupções usada nos PC mais modernos. Por simplicidade, comecemos a analisar como eram as interrupções no XT. Figura 4.14 Uso das interrupções no IBM PC XT. Os vários circuitos que precisam gerar interrupções enviam as requisições ao chip controlador de interrupções, que por sua vez, interrompe o processador e o informa qual foi o dispositivo que requisitou a interrupção. Observe na figura 14 os seguintes sinais digitais: INT Sinal que serve para interromper o processador. IRQ0 a IRQ7 Essas são as oito entradas de interrupções, ligadas a diversos dispositivos. A sigla IRQ significa "Interrupt Request" (Requisição de interrupção). Quando o controlador de interrupções recebe um IRQ de algum dispositivo, gera um sinal INT para o processador. Além disso, o controlador de interrupções informa ao processador qual dos oito sinais IRQ foi ativado. Este controlador também é capaz de gerenciar prioridades entre as interrupções (qual interrupção é atendida em primeiro lugar quando duas ou mais ocorrem no mesmo instante), e também leva em conta interrupções aninhadas (quando uma nova interrupção ocorre antes do final do atendimento de uma prévia interrupção). Entre os diversos chips controladores de interrupções existentes no mercado, a IBM optou pelo 8259A, fabricado pela Intel. Para que todos esses dispositivos possam gerar interrupções, é preciso que suas interfaces tenham acesso físico aos respectivos sinais IRQ. Observe que tanto o processador como os controladores de interrupções ficam localizados 4-36 Hardware Total na placa de CPU. Por outro lado, a maioria das interfaces ficam localizadas em placas de expansão. Portanto, os sinais IRQs são originados em placas de expansão e precisam chegar até a placa de CPU. Por esta razão, os sinais IRQ estão presentes nos slots, que são a ligação física entre a placa de CPU e as placas de expansão. As oito entradas de interrupções disponíveis são descritas na tabela que se segue: IRQ0 IRQ1 IRQ2 IRQ3 IRQ4 IRQ5 IRQ6 IRQ7 Timer. Trata-se de um circuito que gera uma interrupção a cada 55 milésimos de segundo. Esta interrupção é usada para manter a data e a hora. Nos XTs, o usuário precisava fornecer a data e a hora durante o boot. Depois disso, o timer fazia a contagem do tempo a partir da data e hora iniciais, e das suas interrupções. Nos PCs modernos, apesar da existência do relógio permanente localizado no chip CMOS, o timer continua sendo usado pelos programas que necessitam saber a data e a hora. A única diferença é que nas operações de boot o timer não precisa mais ser acertado pelo usuário, pois este acerto é feito automaticamente pelo BIOS a partir da data e hora existentes no chip CMOS. Teclado. É gerada pelo chip de interface de teclado sempre que o usuário pressiona alguma tecla. Reservado. Inicialmente a IBM deixou esta interrupção reservada para uso futuro, e não fez nela nenhuma conexão. Entretanto, diversas placas de interface passaram a usá-la, já que estava disponível, apesar da recomendação da IBM de reservá-la para uso futuro. COM2. É usada pela segunda interface serial, para sinalizar o final da transmissão e da recepção de dados. A cada byte recebido pela interface serial, uma interrupção é gerada. Ocorre também no final da transmissão de cada byte, indicando ao processador que o próximo byte já pode ser transmitido. COM1. Tem o mesmo uso da IRQ3, porém é usada pela interface serial COM1. Disco rígido. As placas controladoras de disco rígido para XT usavam esta interrupção para indicar a finalização de operações de acesso ao disco rígido. Assim o processador saberia que é hora de enviar o próximo comando. Entre essas operações podemos citar: Leitura de setor, gravação de setor, posicionamento sobre uma trilha, formatação de trilha, etc. Drive de disquetes. Esta interrupção era, e ainda é usada pela interface de drives de disquetes. Serve para sinalizar o término de operações de acesso ao disquete, como leitura, gravação, posicionamento, formatação, etc. Impressora. Através desta interrupção, a impressora pode informar a ocorrência de erros (falta de papel, carro de impressão preso, etc). É também usada para controlar o fluxo de dados entre o computador e a impressora. Quando a impressora está com o seu buffer cheio, gera esta interrupção para informar esta condição, fazendo com que o computador suspenda a transmissão de dados. Quando o buffer fica parcialmente descarregado, gera outra interrupção para informar que o computador já pode enviar mais dados. Com o lançamento do IBM PC AT, equipado com o processador 80286, a IBM passou a utilizar dois controladores de interrupções ligados em cascata, como mostra a figura 15. Este arranjo continua sendo utilizado da mesma forma, com mínimas modificações, nos PCs atuais. Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-37 Figura 4.15 Uso de interrupções nos PCs modernos. As interrupções passaram a ser usadas da seguinte forma: IRQ0 IRQ1 IRQ2 IRQ3 IRQ4 IRQ5 IRQ6 IRQ7 IRQ8 IRQ9 IRQ10 IRQ11 IRQ12 IRQ13 IRQ14 IRQ15 Timer. Mesmo uso que tinha no XT. Teclado. Mesmo uso que tinha no XT. CASCADE. Ligação com o segundo controlador de interrupções (ligação em cascata). COM2 / COM4. A IBM aumentou o número de portas seriais para um máximo de quatro, mas não reservou interrupções exclusivas para a COM3 e a COM4. A COM4 deve usar a mesma interrupção que a COM2, enquanto a COM3 deve usar a mesma interrupção que a COM1. Esta é uma das principais razões de conflitos de hardware envolvendo as interfaces seriais. COM1 / COM3. Paralela. A IBM reservou esta interrupção para a segunda interface paralela. Interface de drives. Mesmo uso do XT. Paralela. Mesmo uso do XT. Normalmente esta interrupção é usada pela primeira interface paralela (LPT1), ficando a IRQ5 para a LPT2. Entretanto, nem sempre esta regra é seguida. Existem placas em que a LPT1 está ligada na IRQ5. Alarm clock. Esta interrupção está ligada ao chip CMOS, que pode ser programado para gerar uma interrupção após um período pré-programado. EGA / VGA. Originalmente esta interrupção era utilizada pela placa de vídeo EGA, que deu lugar às placas VGA. As placas VGA podem opcionalmente, por questão de compatibilidade com a EGA, usar também esta interrupção. Reservado. A IBM nunca diz "livre", e sim, "reservado". Normalmente esta interrupção está livre, e pode ser usada por novas placas, como por exemplo, placas de rede e placas de som. Reservado. Mesmo caso da IRQ10. Reservado. Mesmo caso da IRQ10. Coprocessador matemático. Esta interrupção é reservada para uso exclusivo do coprocessador matemático. Através dela o processador pode ser informado sobre condições anormais do cálculo, como por exemplo, a divisão por zero e a raiz quadrada de um número negativo. Disco rígido. No IBM PC XT, a interface do disco rígido usava o IRQ5. Nos ATs, esta foi substituída pelo IRQ14, ficando a IRQ5 destinada à segunda interface paralela. Reservado. Mesmo caso da IRQ10. Ao lançar o IBM PC AT, a IBM passou a utilizar não apenas um número maior de interrupções, mas também um número maior de bits de dados e de endereços. Veja algumas diferenças entre os modelos XT e AT: Bits de dados Bits de endereços Número de IRQs XT 8 20 8 AT 16 24 15 4-38 Canais de DMA Hardware Total 4 7 Os bits de dados, endereços, linhas de IRQ e canais de DMA (mais adiante estudaremos o DMA) são ligados às placas de expansão através dos slots. Como o AT possuía mais bits de endereços, dados, sinais de IRQ e DMA que o XT, a IBM teve que aumentar os seus slots. O XT usava os slots “ISA de 8 bits”, e o AT passou a usar os slots “ISA de 16 bits”. Figura 4.16 Sinais de um slot ISA de 8 bits. A figura 16 mostra um slot ISA de 8 bits. Seus sinais são numerados como A1, A2... A32 (parte direita) e B1, B2, ... B31 (parte esquerda). Com exceção do IRQ0 e IRQ1, todos os outros sinais de interrupção estão presentes neste slot. O IRQ0, como sabemos, está ligado ao Timer, um circuito localizado na placa de CPU e que não é usado por placas de expansão. O IRQ1 está ligado na interface de teclado, também localizada na placa de CPU. Como esses dois circuitos nunca ficam localizados em placas de expansão, não há necessidade da sua presença nos slots. As linhas de IRQs ficam localizadas nos pinos B4, B21, B22, B23, B24 e B25. Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-39 Figura 4.17 Sinais de um slot ISA de 16 bits. Observe que as novas linhas de interrupção (IRQ10-IRQ15) ficam localizados no conector menor. Observe ainda que no lugar da IRQ2, no pino B4, temos a IRQ9. Observe a figura 17, que mostra um slot de 16 bits, típico de micros 286 e superiores, e a descrição de todos os seus sinais. Note que mesmo placas de CPU de fabricação recente, equipadas com processadores de última geração, mas que tenham slots ISA de 16 bits, seguem este mesmo padrão, herdado do IBM PC AT. A figura mostra que no conector maior estão presentes os mesmos IRQs encontrados no XT, exceto o IRQ2. No XT, o IRQ2 era ligado no pino B4 do slot (veja a figura 17). Nos PCs 286 e superiores, o IRQ2 passou a ser usado internamente pela placa de CPU, realizando a ligação em cascata dos dois controladores de interrupções (figura 15). Para que as antigas placas de expansão que usavam o IRQ2 pudessem continuar funcionando, a IBM colocou exatamente no seu lugar (pino B4) o IRQ9. Em outras palavras, o IRQ9 faz nos PCs 286 e superiores o mesmo papel que fazia o IRQ2 nos antigos micros XT. Por isso, muitos manuais costumam usar os termos "IRQ2" e "IRQ9" como sinônimos. O uso da IRQ9 Cabe aqui chamar a atenção para um detalhe muito importante a respeito do uso da IRQ9. Originalmente esta interrupção era utilizada por placas de vídeo EGA, sinalizando um evento chamado retraço vertical. Esta sinalização era necessária para evitar um efeito indesejável na tela chamado “snow”. 4-40 Hardware Total As placas de vídeo antigas eram muito lentas. Tão lentas que sua memória de vídeo não podia ser simultaneamente acessada pelo processador e pelos circuitos que enviam os sinais para o monitor. Se este acesso fosse feito de forma simultânea, fazia com que surgissem momentaneamente pequenos traços pretos horizontais na tela sempre que o processador precisava colocar dados na memória de vídeo. Este efeito indesejável é chamado de snow. Para evitar este problema, os programas faziam acesso à memória de vídeo apenas durante o retraço vertical, que é o período no qual o feixe eletrônico do monitor atinge a parte inferior da tela e é reposicionado na sua parte superior. Como neste período o feixe eletrônico do monitor é apagado, não ocorre o snow. A placa de vídeo EGA gerava interrupções através do IRQ9 para indicar o início e o fim do retraço vertical, e muitos programas utilizavam este recurso. As modernas placas SVGA são bem mais velozes, e podem ao mesmo tempo enviar sinais de vídeo para o monitor e serem acessadas pelo processador, sem a ocorrência de snow. Por isso os programas atuais não precisam mais esperar pelo retraço vertical para acessála. Por questões de compatibilidade com as placas EGA, as placas VGA e SVGA podem opcionalmente utilizar o IRQ9. Entretanto, a esmagadora maioria dos softwares modernos não necessita desta interrupção. Podemos tranqüilamente deixar o IRQ9 na placa VGA desabilitado. Assim esta interrupção ficará livre para ser usada por novas placas que desejemos instalar. A única desvantagem de desativar o IRQ9 na placa VGA é que programas gráficos bem antigos (criados entre 1985 e 1990, em geral), escritos para a placa EGA, deixarão de funcionar, e o micro "travará" sempre que forem executados. Como é pouco provável que você utilize algum programa desta época, a melhor coisa a fazer é realmente desabilitar o uso da IRQ9 na sua placa VGA. Nas placas VGA antigas, esta desabilitação era feita através de um jumper. Nos PCs modernos, podemos encontrar no CMOS Setup, um comando para ativar ou desativar o uso da IRQ9 para a placa de vídeo. Uso das IRQs nos PCs atuais Nos PCs modernos, sejam eles equipados com slots ISA ou não, o uso das interrupções é muito parecido com o que ocorria no IBM PC AT. Por exemplo, o teclado continua usando a IRQ1, o timer continua usando a IRQ0, a IRQ13 continua sendo usada para indicar a ocorrência de cálculos inválidos pela unidade de ponto flutuante. Vejamos quais são as diferenças presentes nos PCs atuais: Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-41 IRQ5 e IRQ7 Essas duas interrupções são reservadas para interfaces paralelas. Como na configuração básica existe apenas uma interface paralela, apenas uma dessas interrupções, normalmente a IRQ7, estará sendo usada. A outra, normalmente a IRQ5, estará livre. Tome cuidado, pois em certos casos ocorre exatamente o contrário, ou seja, a IRQ5 está em uso e a IRQ7 está livre. Outro dado interessante é que muitas impressoras podem funcionar sem o uso de interrupções. Portanto em caso de necessidade, podemos configurar o Windows para que não use uma IRQ para a porta parlela, deixando assim mais uma IRQ livre para ser usada por novas placas de expansão. IRQ9 Esta interrupção poderá estar sendo usada pela placa de vídeo. Podemos desabilitar seu uso através de um jumper (nas placas antigas), de acordo com as instruções existentes no manual da placa de vídeo. Em PCs modernos, pode ser possível desabilitar o uso de interrupções pela placa de vídeo, através de um comando do CMOS Setup. IRQ10, IRQ11, Essas interrupções estarão livres, já que não são usadas pelos dispositivos que fazem parte da configuração IRQ12 básica de um PC. Poderão ser usadas por placas de expansão, como modems, placas de som, placas de rede, etc. Nos PCs atuais essas interrupções são normalmente destinadas às placas de expansão que estão ligadas ao barramento PCI. IRQ15 Esta interrupção normalmente é usada pela interface IDE secundária, enquanto a IRQ14 é usada pela interface IDE primária. Podemos facilmente visualizar o uso das interrupções usando o Gerenciador de Dispositivos do Windows. Para chegar a ele basta clicar em Meu Computador com o botão direito do mouse e no menu apresentado escolher a opção Propriedades. No quadro apresentado clicamos na guia Gerenciador de Dispositivos. Clicamos em Meu Computador e Propriedades, e finalmente marcamos a opção Pedido de interrupção (IRQ). O quadro assumirá o aspecto mostrado na figura 18. Figura 4.18 Relatório de uso das IRQs. Este relatório informa como as IRQs estão sendo utilizadas, e indica também quais IRQs ainda estão livres para serem usadas em novas placas a serem instaladas. Compartilhamento de interrupções 4-42 Hardware Total A princípio não podemos ter dois dispositivos usando o mesmo recurso de hardware. Quando isto ocorrer, o Gerenciador de Dispositivos colocará um ponto de exclamação sobre os dispositivos em conflito. É o caso da IRQ5 e IRQ10, indicadas na figura 19. O ponto de exclamação indica que pode existir um conflito de hardware, ou então que o dispositivo não está corretamente instalado. Note que este conflito de hardware pode ser devido a IRQ (ambos usariam a mesma IRQ), ou de DMA, ou de endereços de memória, ou de endereços de E/S. Figura 4.19 Dispositivos em conflito de hardware. Note entretanto que existem casos de dispositivos usarem a mesma IRQ, e mesmo assim não estar ocorrendo conflito. Observe na figura 20 que existem três dispositivos usando a IRQ11, e mesmo assim não existe indicação de conflito. O que isso significa? Figura 4.20 Interrupções compartilhadas. Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-43 Dois dispositivos podem usar a mesma IRQ (pelo menos se considerarmos as IRQs como sendo de IRQ0 a IRQ15) desde que seja usado um “controlador de interrupções terciário”. Os chipsets modernos possuem este terceiro controlador, que em geral é diferente dos dois primeiros. Seu uso é mostrado na figura 21. Este controlador terciário é na verdade chamado de roteador de interrupções do barramento PCI. Figura 4.21 Interrupções nos PCs atuais, equipados com controlador terciário. Assim como o controlador de interrupções secundário usa a entrada IRQ2 para gerar novas interrupções (8 a 15), um controlador terciário existente nos chipsets modernos e permite a geração de 4 novas linhas de interrupção, chamadas IRQA, IRQB, IRQC e IRQD. Essas linhas são ligadas nos slots do barramento PCI. Cada uma dessas novas IRQs pode estar conectada diretamente em outras IRQs convencionais, mas podemos ter mais de um deles usando a mesma IRQ. No exemplo da figura 21 temos IRQA, IRQB e IRQC ligadas em IRQ11. Para o Windows, todas essas três entradas estão ligadas em IRQ11, porém isto não é considerado um conflito de hardware, já que o Windows sabe que esses três dispositivos estão conectados neste controlador terciário. Além disso existe mais um fato importante: as interrupções no barramento PCI podem ser compartilhadas, coisa que não era permitida no barramento ISA. Apesar do Gerenciador de dispositivos não indicar explicitamente os recursos IRQA, IRQB, IRQC e IRQD, não indicará conflitos quando mais de uma dessas IRQs estiver associada à mesma IRQ dos controladores primário e secundário. Fica então caracterizado que não existe conflito de hardware, mesmo que no Gerenciador de Dispositivos estiver indicado que mais de um dispositivo usa a mesma IRQ. Acesso direto à memória 4-44 Hardware Total Vejamos agora outro ponto importante no funcionamento de um PC, que é o DMA (Acesso direto à memória, ou Direct Memory Access). Para entender o funcionamento do DMA, observe inicialmente a figura 22. Estão sendo representadas operações de E/S feitas através do processador, ou seja, sem usar DMA. Em uma operação de saída, o processador obtém da memória o dado a ser transmitido e logo a seguir o envia para a interface, que por sua vez faz com que chegue ao dispositivo de saída. Este é o caso, por exemplo, do funcionamento da interface de impressora. Nas operações de entrada, o dispositivo envia o dado para a sua interface. A seguir o processador lê o dado da interface (a interface poderá usar uma IRQ para avisar o processador que existe um dado pronto para ser lido) e o coloca na memória para que seja posteriormente processado. Este é o caso, por exemplo, do funcionamento da interface de teclado. As operações de entrada e saída nas quais existe um envolvimento direto do processador são chamadas de Entrada e Saída Programada. Figura 4.22 E/S programada. O processador controla o “transporte” dos dados entre a memória e a interface. As operações de entrada e saída programada são usadas pela maioria dos dispositivos, mas sua eficiência não é boa quando é necessário transmitir uma grande quantidade de dados em alta velocidade. Nessas condições, o processador precisa ficar exclusivamente dedicado a esta transferência, o que impede que possa realizar qualquer outro processamento e também de realizar E/S em outros dispositivos. Por exemplo, durante a leitura de um setor de um disco rígido IDE, o processador não pode sofrer interrupções e nem transmitir ou receber dados de outros dispositivos que operem com E/S programada. Isto não chega a ser um problema na maioria das vezes, pois normalmente os programas não têm o que processar enquanto não estiverem disponíveis os dados provenientes do disco. Por outro lado, imagine o caso da reprodução de um arquivo sonoro através da placa de som. Se a placa de Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-45 som operasse também com E/S programada, não poderia ser usada em conjunto com o disco IDE. Para ouvir um arquivo sonoro seria preciso transferi-lo integralmente para a memória (o que nem sempre é possível no caso de arquivos muito grandes) para depois transferi-lo para a placa de som. Esta operação poderia ser inviabilizada pela limitação no tamanho da memória. O arquivo também não poderia ser lido por partes, pois seu som ficaria com diversas pausas. Devido às limitações da E/S programada, os PCs podem operar também com um outro tipo de operação de E/S. Trata-se da entrada e saída por DMA. Nessas operações, um circuito especial chamado de controlador de DMA faz o controle dos barramentos do processador. Para receber um dado por DMA, este controlador faz o seguinte: 1. 2. 3. 4. Desabilita momentaneamente o processador, colocando-o em tristate Faz a leitura do dado da interface que requisitou a transferência Grava este dado na posição de memória pré-programada Habilita o processador para funcionamento normal Figura 4.23 E/S por DMA. O processador fica em tristate enquanto o controlador de DMA assume o controle dos barramentos e faz as transferências. Nas operações de saída, o controlador de DMA faz o seguinte: 1. 2. 3. 4. Desabilita momentaneamente o processador, colocando-o em tristate Faz a leitura do dado da memória Transmite o dado para a interface apropriada Habilita o processador para funcionamento normal As operações de DMA são sempre feitas em blocos. Por exemplo a leitura de um setor vindo do disquete é feita desta forma. O controlador de DMA é 4-46 Hardware Total antes programado com o número de bytes a serem recebidos (que neste caso é 512) e com o endereço de memória a partir do qual os dados serão armazenados. O controlador de DMA automaticamente conta o número de bytes recebidos e gera os endereços consecutivos onde os 512 bytes serão armazenados. Podemos ver as operações de E/S por DMA ilustradas na figura 23. A grande vantagem do DMA é que o processador não precisa se ocupar diretamente da operação de recepção e transmissão de cada byte, ficando livre para executar outros processamentos. Normalmente as interfaces que utilizam DMA, utilizam também uma interrupção para avisar o processador sobre o término da transferência do número de bytes pré-programado. Entre as interfaces que utilizam DMA podemos citar:       Interface de drives de disquetes Placas controladoras SCSI Placas de som Placas de interface de scanner Placas digitalizadoras de vídeo Interface paralela operando no modo ECP Entre as interfaces que NÃO usam DMA, podemos citar:     Interfaces Interfaces Interfaces Interfaces seriais paralelas (exceto quando operam no modo ECP) para joystick de teclado Durante as transferências de DMA, o processador não fica o tempo todo desabilitado. Entre a chegada de dois dados consecutivos de uma transferência, o processador opera normalmente. Suponha que uma determinada interface transmita dados de 1000 em 1000 ns, e que a recepção de cada um desses dados leve 100 ns. Após receber um dado, o processador tem mais 900 ns para processamento normal antes da chegada do próximo dado. Por isso o processador pode realizar, por exemplo, a leitura de um arquivo sonoro do disco rígido e ao mesmo tempo enviá-lo para a placa de som. Ao mesmo tempo em que um trecho do som está sendo tocado, o trecho seguinte estará sendo lido do disco. Isto só é possível porque as placas de som operam com DMA. Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-47 Os PCs derivados do IBM PC AT (baseados no 286, 386, 486, Pentium e superiores) podem operar com até 7 dispositivos utilizando DMA. Dizemos então que o circuito controlador de DMA implementa 7 canais de DMA. Na verdade, este circuito é formado por dois controladores de DMA, cada um sendo capaz de gerenciar 4 canais. Esses dois controladores estão ligados em cascata, e um dos canais é utilizado nesta ligação, sobrando apenas 7. Os oito canais e seus usos são os seguintes: DMA0: Livre DMA1: Livre DMA2: Interface de drives DMA3: Livre DMA4: [CASCADE] DMA5: Livre DMA6: Livre DMA7: Livre Um PC que ainda está com a sua configuração básica, possui os canais 0, 1, 3, 5, 6 e 7 livres. À medida que placas de expansão vão sendo instaladas, é preciso escolher canais de tal forma que não ocorram conflitos, ou seja, nunca devemos deixar que duas placas utilizem o mesmo canal de DMA. Placas Plug-and-Play (PnP), quando usam DMA, têm seus canais escolhidos de forma automática pelo Windows, durante o processo de instalação. No caso de placas que não são PnP (modelos antigos), cabe ao usuário fazer a escolha dos canais. No Windows podemos visualizar os canais de DMA que estão em uso, através do Gerenciador de Dispositivos, como mostra a figura 24. Neste exemplo, além dos canais DMA2 e DMA4, que estão sempre ocupados em qualquer PC, temos ainda os canais DMA1 e DMA5 sendo utilizados pela placa de som. 4-48 Hardware Total Figura 4.24 Visualizando o uso dos canais de DMA com a ajuda do Gerenciador de Dispositivos. Bus Mastering O barramento PCI não opera com DMA. Ao invés disso, utiliza um outro método de transferência de dados com características parecidas com o DMA, porém com velocidade muito mais elevada. Este método é o Bus Mastering. Várias interfaces ligadas ao barramento PCI utilizam este recurso, por exemplo:        Placas de rede Placas de som Placas de vídeo AGP Interfaces IDE Interfaces USB Controladoras SCSI Digitalizadoras de vídeo Na técnica de Bus Mastering, uma interface qualquer assume o controle do barramento, passando a operar como Master, e envia ou recebe os dados diretamente de uma outra interface ou dispositivo que opera como Target, que pode ser por exemplo, a memória. Enquanto uma transferência está sendo realizada desta forma, o processador fica com o barramento que o liga à memória livre na maior parte do tempo, podendo assim continuar trabalhando ao mesmo tempo em que a transferência é feita. Apresentaremos essas informações em detalhes quando estudarmos o barramento PCI. Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-49 Para efeitos de detecção e eliminação de conflitos de hardware, aqui está uma notícia boa: o Bus Mastering não gera conflitos de hardware, como pode ocorrer com o DMA. Circuitos de clock e reset Aproveitando nossos conhecimentos de eletrônica, mostraremos agora como funcionam dois circuitos importantes de uma placa de CPU. São os circuitos de clock e reset. O circuito gerador de clock fornece em sua saída uma onda quadrada com uma freqüência específica. Nas placas de CPU, o processador deve receber uma onda quadrada que representa o seu clock externo. Internamente esta freqüência será multiplicada, resultando no seu clock externo. O circuito de RESET gera um pulso que é enviado para a entrada RESET do processador. Este pulso deve ser ativado quando pressionamos a tecla Reset do gabinete, e também quando ligamos o computador (Power on Reset). Como funciona um gerador de clock O cristal de quartzo é o principal componente usado na geração de um clock. Ele tem a capacidade de entrar em ressonância em determinadas freqüências, quando ligado a amplificadores apropriados. A freqüência de ressonância pode ser determinada a partir das dimensões do cristal. Quanto mais fino, mais elevada é a freqüência. A figura 25 mostra um circuito gerador de clock simples, que utiliza um cristal, dois inversores, dois capacitores e um resistor. O sinal de clock gerado por este circuito terá freqüência igual à freqüência de ressonância do cristal. Está fora do escopo deste livro analisar este circuito e provar que ele realmente oscila. Isto exigiria conhecimentos de eletrônica e matemática ainda mais profundos que os propostos neste livro. *** 35% *** Figura 4.25 Circuito gerador de clock. O circuito da figura 25 é capaz de oscilar em uma única freqüência. Ele não pode ser usado em casos nos quais é preciso ter um clock variável. Por exemplo, as placas de CPU modernas, para processadores Celeron e Pentium III, devem ser capazes de operar com clocks externos de 66, 100 e 133 MHz. Um oscilador para esta placa deveria ser capaz de gerar essas três 4-50 Hardware Total freqüências, de acordo com o processador utilizado. Um método para fazer isso seria utilizar 3 osciladores independentes, um para 66, outro para 100 e outro para 133 MHz. Um método ainda melhor, e que é realmente aplicado na prática, é utilizar um gerador de clock programável. Figura 4.26 Gerador de clock e cristal de referência. A figura 26 mostra um chip gerador de clock. Esses chips sempre trabalham ligados a um cristal que é usado como referência para as freqüências que serão geradas. Eles geram clocks independentes para o processador e para os diversos barramentos usados na placa de CPU. Figura 4.27 Gerador de clock programável. A figura 27 mostra o funcionamento de um gerador de clock. Ele usa um oscilador a cristal como referência. Normalmente o cristal é de 14,31818 MHz, por razões históricas. Este era o cristal usado na geração da freqüência de 4,77 MHz do IBM PC original, e dos 3,58 MHz usados na geração de vídeo composto NTSC, pelas antigas placas de vídeo que eram ligadas a TVs. O clock desejado é gerado por um VCO (oscilador controlado por Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-51 voltagem). O clock gerado é dividido digitalmente por um número programável n, e o resultado é comparado com a freqüência gerada pelo oscilador a cristal. O resultado da comparação é usado para controlar o VCO. Quando a freqüência do cristal e a freqüência gerada, dividida por n, estão em fase, o VCO ficará estável e manterá a freqüência fixa. Portanto o circuito ficará estável quando: F/n = fcristal Ou seja: F = n x fcristal Programando o valor de n podemos fazer com que o circuito gere qualquer freqüência, múltipla de 14,31818 MHz. Por exemplo, com n=7 temos F=100,22726 MHz O circuito mostrado tem um pequeno inconveniente. Como o valor de n só pode ser um número inteiro, a freqüência gerada será sempre múltipla de 14,31818 MHz. Não seria possível desta forma gerar freqüências como 66 MHz, por exemplo (na verdade os “66 MHz” são 66,666 MHz). Isso pode ser resolvido facilmente, adicionando um divisor na saída do oscilador a cristal. O valor enviado para o comparador de fase não seria 14,31818 MHz, e sim um valor bem menor. Por exemplo, se usamos na saída do oscilador a cristal um divisor 256, teremos: F/n = fcristal/256 F = n x fcristal/256 Se fizermos n=1788 teremos F=100,0035 MHz, valor bem mais próximo dos 100 MHz ideais. Se fizermos n=1192 teremos F=66,669 MHz, valor bem próximo dos 66,666 MHz ideais. Em um chip gerador de clock existem vários circuitos como o da figura 27, sendo um para cada freqüência gerada. Apenas o oscilador a cristal é comum a todos esses circuitos. Como funciona o Reset 4-52 Hardware Total Todas as placas de CPU possuem um circuito de RESET. Este circuito tem como finalidade enviar um sinal RESET para o processador em duas situações: 1) Quando o usuário pressiona o botão RESET do gabinete 2) No instante em que o computador é ligado É necessário gerar um RESET automático quando o computador é ligado (Power on Reset) porque neste instante os bits armazenados no interior do processador e dos demais circuitos têm valores aleatórios. O Reset faz com que todos esses bits sejam preenchidos com valores conhecidos, assim o processador não fica “perdido”. Quando o computador está em uso normal, o capacitor C1 estará carregado com uma tensão igual a Vcc. Seu carregamento foi feito pela corrente que passa pelo resistor R1. O ponto X estará representando um bit 1, e este mesmo bit 1 será enviado ao ponto de saída do circuito. O componente em forma de triângulo é um buffer. Trata-se de um operador lógico que gera na saída um bit igual ao da entrada. Portanto em uso normal o sinal RESET estará com o valor 1. Normalmente o comando de RESET ocorre quando o processador recebe na sua entrada RESET, um bit 0. Figura 4.28 Circuito de RESET. Digamos que o usuário pressiona o botão RESET do gabinete. Isto fará com que o capacitor C1 seja imediatamente descarregado, e a tensão no ponto X será zero volts, o que corresponde a um bit 0. Este bit 0 será transmitido pela saída do circuito, resetando o processador e os demais componentes do computador. Quando o usuário solta o botão Reset, o capacitor C1 será carregado através do resistor R1. O tempo de carregamento do capacitor depende dos valores de R1 e C1. Quanto maiores forem seus valores, maior será o tempo de carga. Durante o carregamento do capacitor, sua tensão atinge um valor que passa a ser considerado como um bit 1, o que irá Capítulo 4 – Arquitetura de um PC 4-53 colocar a saída RESET também em 1. Este é o fim do período de Reset, que dura cerca de 1 segundo, mas pode variar um pouco de uma placa para outra. Quando o computador é desligado, a tensão Vcc passa a assumir um valor de 0 volts. Isto fará com que o capacitor C1 seja rapidamente descarregado através do diodo D1. Este capacitor passará a ter uma voltagem de 0 volts. Digamos que agora o computador é ligado. Neste exato instante o capacitor está descarregado, o que representa um bit 0. O sinal RESET na saída do circuito será um bit 0, o que vai resetar o processador e demais circuitos do computador. Como o resitor R1 está ligado a Vcc, passará por ele uma corrente que irá aos poucos carregar o capacitor C1, elevando o valor da sua tensão. Quando esta tensão ultrapassa o valor mínimo para um bit 1, o sinal RESET passará a fornecer também um bit 1, e estará terminado o pulso de RESET. A duração deste pulso depende dos valores de R1 e C1. Você já deve ter visto computadores que não resetam corretamente quando são ligados, obrigando o usuário a pressionar o botão Reset logo assim que o PC é ligado. O motivo da falha é que o pulso de Reset não tem duração suficiente para resetar o processador e os demais circuitos do computador. Uma solução para este problema é descobrir na placa de CPU onde estão localizados os componentes R1 e C1, e trocar um deles por outro de valor maior. Por exemplo, se usamos ao invés de R1 um resistor duas vezes maior, o pulso de Reset terá uma duração também duas vezes maior, aproximadamente, o que pode resolver o problema. Para encontrar os componentes R1 e C1 é preciso seguir o circuito a partir do conector de Reset da placa de CPU, com o auxílio de um multímetro. ///////////////////////////////////// FIM Capítulo 5 Anatomia de um PC Detalhando as peças de um PC Este capítulo trata sobre o mesmo assunto já mostrado no capítulo 1, porém de forma mais profunda e detalhada, graças aos conhecimentos que agora temos sobre organização de computadores, eletrônica básica e arquitetura de PCs. O que é um “PC” Este termo surgiu no final dos anos 70, e é uma abreviatura para “Personal Computer” (computador pessoal). Até então os computadores eram grandes e caros, seu alto custo só era justificado se servisse para atender um grande número de usuários. As pessoas tinham acesso aos computadores de várias formas, a mais comum era através dos terminais de vídeo. Tratava-se de um conjunto de monitor e teclado, através dos quais o usuário podia enviar comandos e obter resultados na tela. Um computador de grande porte custava alguns milhões de dólares e em geral era ligado a centenas de terminais de vídeo. Um PC era um computador bem mais barato, com capacidade e velocidade mais limitados, mas destinado a atender apenas um usuário. No início dos anos 80, a IBM lançou seu computador pessoal que foi um grande sucesso comercial: o IBM Personal Computer, ou IBM PC. Atualmente a maior parte dos computadores pessoais são “descendentes” do antigo IBM PC. Como hoje existem inúmeros fabricantes além da IBM, esses computadores são chamados apenas de “PCs”. Este livro é dedicado a ensinar o hardware de computadores de classe “PC”. Processador 5-2 Hardware Total Este é um dos componentes mais importantes de um PC. O processador é o responsável por executar as instruções que formam os programas. Quanto mais rápido o processador executar essas instruções, mais rápida será a execução dos programas. Alguns exemplos de processadores são: Pentium 4, Pentium III, Celeron, K6-2, Athlon e Duron. Nos próximos capítulos estudaremos os processadores com maiores detalhes. *** 35% *** Figura 5.1 Exemplo de processador. RAM Para que um programa possa ser executado, ele precisa inicialmente ser carregado na memória. Os dados que esses programas manipulam (por exemplo, textos e imagens) também precisam estar na memória. O tipo de memória usada em larga escala nos computadores é chamada de RAM. A quantidade de memória é medida em MB (megabytes). 1 MB equivale a aproximadamente, um milhão de bytes, e cada byte é uma unidade de memória capaz de armazenar, por exemplo, um caracter (letra, número ou símbolo). Para sermos mais precisos, usaremos as definições corretas de 1 kB, 1 MB e 1 GB. Os valores corretos são: 1k 1M 1G = 210 = 220 = 230 = 1.024 = 1.048.576 = 1.073.741.824 Encontramos PCs com 32 MB, 64 MB, 128 MB ou mais. PCs antigos utilizavam quantidades menores de memória, como 16 MB, 8 MB, 4 MB, etc. No início dos anos 80, 1 MB de memória era uma capacidade extremamente elevada para os programas simples que eram usados. Quanto mais avançados são os programas que queremos utilizar, maior precisa ser a quantidade de memória. Já existem jogos de última geração que para funcionarem com melhor desempenho precisam ter à sua disposição, 256 MB de memória. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-3 Figura 5.2 Módulo de memória. Até o final dos anos 80, os chips de memória eram vendidos separadamente, e também instalados separadamente, cada um no seu soquete. A instalação e a expansão de memória eram tarefas bastante trabalhosas. Já no final dos anos 80 eram comuns os módulos de memória, que são usados até os dias atuais. Um módulo de memória é uma pequena placa de circuito na qual os chips de memória são soldados pelo fabricante. O usuário ou o técnico que vai fazer a instalação só precisa encaixar o módulo de memória no soquete apropriado, operação que dura menos de um minuto. Disco rígido Assim como a memória RAM, o disco rígido armazena programas e dados, porém existem algumas diferenças. O disco rígido tem uma capacidade milhares de vezes maior. Seus dados não são perdidos quando o computador é desligado, coisa que acontece com a RAM. A memória RAM é muito mais rápida, e é necessário que os programas e dados sejam copiados para ela para que o processador possa acessá-los. Portanto o disco rígido armazena de forma permanente todos os programas e dados existentes no computador. Os programas a serem executados e os dados a serem processados são copiados para a memória RAM, e então o processador pode trabalhar com eles. 5-4 Hardware Total Figura 5.3 Disco rígido Placa mãe Também chamada de “Placa de CPU”, é a placa de circuito mais importante de um PC. Nela ficam localizados o processador, a memória RAM e outros circuitos de grande importância. Um bom PC deve ter uma placa mãe de bom desempenho e boa qualidade. Figura 5.4 Placa de CPU. As placas de CPU antigas adotavam o formato padrão AT ou Baby AT. Esses formatos foram originados nos PCs dos anos 80. As placas de CPU modernas mais comuns têm os formatos ATX (como a da figura 4) e Micro ATX. Entretanto quem trabalha com manutenção de PCs certamente encontrará pela frente muitas placas de CPU no antigo formato Baby AT (ou simplesmente AT). Placa de vídeo Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-5 É uma outra placa de circuito, também bastante importante. Ela é a responsável por gerar as imagens que aparecem na tela do monitor. Quando é preciso gerar imagens com muitos detalhes, muito sofisticadas e em alta velocidade, é também preciso ter uma placa de vídeo sofisticada. Hoje em dia existem muitas placas de CPU que possuem embutidos os circuitos de vídeo (vídeo onboard). Esses PCs portanto dispensam o uso de uma placa de vídeo. Ocorre que na maioria das casos, o vídeo onboard é de desempenho modesto, inadequado para as aplicações que exigem imagens tridimensionais com alta qualidade e alta velocidade. Figura 5.5 Placa de vídeo e detalhe do seu conector. As placas de vídeo de mais alto desempenho são as que seguem o padrão AGP, como a mostrada na figura 5. Antes deste padrão eram usadas placas de vídeo para barramentos ISA, VLB e PCI. Anos 1980 - 1985 1985 - 1993 1993 - 1995 1995 - 1998 1998 - Barramento da placa de vídeo ISA de 8 bits ISA de 16 bits VLB PCI AGP A tabela acima mostra os barramentos mais comuns em cada época, usados pelas placas de vídeo. Por exemplo, nos dias atuais são usadas placas AGP, porém ainda é possível encontrar no mercado placas de vídeo para o barramento PCI. São destinadas ao uso em PCs antigos e em algumas placas de CPU simples que, apesar de novas, não possuem slot AGP. Modem O modem é um dispositivo que permite que o computador transmita e receba dados para outros computadores, através de uma linha telefônica. A principal aplicação dos modems é o acesso à Internet. Quando ativamos uma conexão com a Internet, o modem “disca” para o provedor de acesso, 5-6 Hardware Total que é a empresa que faz a conexão entre o seu computador e a Internet. O tipo mais comum de modem é aquele formado por uma placa de circuito. Existem outros tipos de modem. O “modem onboard” fica embutido na placa de CPU, e o “modem externo” é um aparelho externo que faz o mesmo trabalho que um modem interno (de placa). Figura 5.6 Modem interno e detalhe dos seus conectores. Até poucos anos atrás, os modems seguiam o padrão ISA de 8 bits. O barramento ISA, mesmo sendo bastante lento, é suficientemente veloz em comparação com a baixa taxa de transferência dos modems. Vários modems chegaram a ser fabricados no padrão ISA de 16 bits, mas os modelos atuais adotaram definitivamente o barramento PCI. Drive de disquetes É uma unidade de armazenamento de dados que trabalha com disquetes comuns, cuja capacidade é de 1.44 MB. São considerados obsoletos para os padrões atuais, devido à sua baixa capacidade de armazenamento. A vantagem é que todos os PCs possuem drives de disquetes, portanto são uma boa forma para transportar dados, desde que esses dados ocupem menos que 1.44 MB. Para transportar dados em maiores quantidades, temos que usar um número maior de disquetes, ou então utilizar um meio de armazenamento mais eficiente. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-7 Figura 5.7 Drive de disquetes. Para quem precisa transportar ou fazer backup de uma grande quantidade de dados, existem dispostivos de armazenamento mais eficientes, tais como o ZIP Drive e o gravador de CDs. Drive de CD-ROM Todos os PCs modernos possuem este tipo de drive. Ele permite usar discos CD-ROM, com capacidade de 650 MB. Todos os programas modernos são vendidos na forma de CD-ROMs, portanto sem este drive o usuário nem mesmo conseguirá instalar programas. O drive de CD-ROM é bastante barato, mas não permite gravar dados. Existem entretanto modelos (chamados drives de CD-RW) que permitem gravações, o que os torna um excelente meio para transporte e armazenamento de dados. Com a queda acentuada dos preços desses drives, é possível que dentro de poucos anos, os drives de CD-RW substituam os drives de CD-ROM. Figura 5.8 Drive de CD-ROM. Nos próximos anos, os drives de CD-ROM serão substituídos pelos drives de DVD. Esses drives podem, além de utilizar qualquer CD suportado pelos drives de CD-ROM, acessar também discos DVD-ROM e DVDs com filmes. Um outro substituto para esses drives é o gravador de CD-RW, como já 5-8 Hardware Total citamos. Já existem drives universais, que são uma mistura de drive de CDROM, DVD e gravador de CD-R / CD-RW. Placa de som É uma placa responsável por captar e gerar sons. Todos os computadores modernos utilizam sons, portanto a placa de som é um dispositivo indispensável. Existem muitas placas de CPU com “som onboard”, que dispensam o uso de uma placa de som. Figura 5.9 Placa de som e detalhe dos seus conectores. Até poucos anos atrás as placas de som usavam o barramento ISA de 16 bits, e as mais antigas, adotavam o barramento ISA de 8 bits. Os modelos atuais usam o barramento PCI. Placa de rede É uma placa através da qual PCs próximos podem trocar dados entre si, através de um cabo apropriado. Ao serem conectados desta forma, dizemos que os PCs formam uma “rede local” (LAN, ou Local Area Network). Isto permite enviar mensagens entre os PCs, compartilhar dados e impressoras. PCs utilizados em empresas estão normalmente ligados em rede. Figura 5.10 Placa de rede e detalhe do seu conector. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-9 Até poucos anos atrás, as placas de rede mais usadas em PCs operavam com a taxa de transferência de 10 Mbits/s. Os modelos modernos são 10 vezes mais rápidos, ou seja, operam com 100 Mbits/s. Monitor É o dispositivo que contém a “tela” do computador. A maioria dos monitores utiliza a tecnologia TRC (tubo de raios catódicos), a mesma usada nos televisores. Existem também os monitores de cristal líquido (LCD) nos quais a tela se assemelha à de um computador portátil (notebook). Este tipo de monitor ainda é muito caro, mas nos próximos anos tenderão a substituir os monitores convencionais. Figura 5.11 Monitor. Um fator importante é o tamanho da tela. Em um passado recente, eram comuns os monitores com telas de 14” (14 polegadas). Atualmente os modelos de 15” têm preços bastante acessíveis, e estão substituindo os modelos de 14”. Já os modelos de 17” ainda são um pouco caros, mas são indicados para aplicações profissionais. Gabinete É a caixa metálica externa do computador. No gabinete são montados todos os dispositivos internos, como placa de CPU, placa de vídeo, placa de som, drive de disquetes, drive de CD-ROM, disco rígido, etc. Os gabinetes possuem ainda no seu interior, a fonte de alimentação. Trata-se de uma caixa metálica com circuitos eletrônicos cuja finalidade é receber a tensão da rede elétrica (110 ou 220 volts em corrente alternada) e gerar as tensões em 5-10 Hardware Total corrente contínua necessárias ao funcionamento das placas do computador. As fontes geram as tensões de +5 volts, +12 volts, +3,3 volts, -5 volts e –12 volts. Figura 5.12 Gabinete. Existem gabinetes de vários formatos e tamanhos. Alguns são extremamente compactos, e são indicados para PCs mais simples. Outros são grandes, permitindo a instalação de vários drives, e também suportando os processadores mais velozes. Um processador muito veloz normalmente esquenta muito, e um gabinete maior acaba contribuindo para a redução da temperatura do processador, já que fornece uma melhor ventilação. Teclado Certamente você não tem dúvidas sobre o que é um teclado de computador. Possuem pouco mais de 100 teclas, entre letras, números, símbolos especiais e funções. Todos os teclados modernos são derivados do IBM Enhanced Keyboard, lançado nos anos 80. Figura 5.13 Teclado. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-11 Alguns teclados possuem ainda botões para controle de áudio, acesso à Internet e ainda botões para ligar, desligar e ativar o modo de espera. São chamados de “teclado multimídia”, ou “teclados para Internet”. Figura 5.14 Teclado “multimídia” Mouse Outro dispositivo bastante conhecido por todos aqueles que já tiveram um mínimo contato com PCs. É usado para apontar e ativar comandos disponíveis na tela. A ativação é feita por pressionamento de seus botões, o que chamamos de “clicar”. *** 35% *** Figura 5.15 Mouse. Impressora A impressora não faz parte do PC, ela é na verdade um segundo equipamento que se liga ao computador, e serve para obter resultados impressos em papel, sejam eles textos, gráficos ou fotos. 5-12 Hardware Total Figura 5.16 Impressora. Scanner Este é um outro dispositivo opcional, que em alguns casos é vendido junto com o PC. Serve para capturar figuras, textos e fotos. Uma fotografia em papel pode ser digitalizada, passando a poder ser exibida na tela ou duplicada em uma impressora. Figura 5.17 Scanner. Câmera digital Uma câmera digital permite fazer fotografias que não são reveladas em um filme ou papel fotográfico. Ao invés disso são transferidas para o computador na forma de arquivos gráficos. Podem então ser visualizadas na tela ou listadas na impressora. Até pouco tempo, as câmeras digitais eram ligadas ao PC através de interfaces seriais e paralelas. Os modelos mais recentes utilizam a interface USB, mais rápida e eficiente. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-13 Figura 5.18 Câmera digital. Gravador de CDs Trata-se de um drive de CD-ROM que permite fazer também gravações, utilizando CDs especiais, chamados CD-R e CD-RW. Cada um deles armazena 650 MB, a mesma capacidade de um CD-ROM. A diferença é que o CD-R pode ser gravado apenas uma vez. O CD-RW pode ser gravado e regravado mais de 1000 vezes. Figura 5.19 Gravador de CDs. ZIP Drive É um tipo especial de drive de disquetes. Entretanto esses disquetes (chamados ZIP Disks) têm capacidade de armazenamento muito mais elevada. Existem ZIP Drives de 100 MB e de 250 MB. 5-14 Hardware Total Figura 5.20 Zip Drive. Estabilizador de voltagem e no-break Esses dispositivos também são opcionais e servem para melhorar a qualidade da rede elétrica. O estabilizador serve para atenuar interferências, quedas de voltagem e outras anomalias na rede elétrica. Melhor que o estabilizador, porém bem mais caro, é o no-break. Este aparelho substitui o estabilizador, porém com uma grande vantagem: mantém o PC funcionando mesmo com ausência de energia elétrica. Figura 5.21 Estabilizadores e no-breaks. Interfaces Interfaces são circuitos que permitem ligar dispositivos no computador. Muitas interfaces ficam dentro do próprio computador e o usuário não as vê. São as interfaces internas, como a que controla o disco rígido, a que controla o drive de disquetes, etc. Outras interfaces são usadas para a ligação de dispositivos externos, e são acessíveis através de conectores localizados na Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-15 parte traseira do computador. É o caso da interface paralela, normalmente usada para a conexão da impressora, as interfaces seriais, que servem para ligar o mouse e outros dispositivos, a interface de vídeo, que serve para ligar o monitor, e assim por diante. Figura 5.22 Exemplos de conectores encontrados na parte traseira do gabinete. Esses conectores dão acesso a várias das interfaces do PC. Terminada esta breve apresentação, passaremos a discutir com mais detalhes as peças mais importantes, a começar pelos processadores. Processadores O processador é o componente eletrônico mais importante de um PC. São poucos os fabricantes, e também poucos os modelos disponíveis no mercado. Cada modelo é produzido com diversas opções de velocidade. Velocidade do processador A velocidade de um processador é medida em MHz (megahertz) ou em GHz (Gigahertz). Essas duas grandezas têm o seguinte significado: 1 MHz = 1 milhão de ciclos por segundo 1 GHz = 1000 MHz = 1 bilhão de ciclos por segundo De nada adianta saber isso se você não sabe o que é um ciclo. O ciclo é a unidade mínima de tempo usada nas operações internas do processador. Assim como um relógio mecânico faz todos os seus movimentos baseados no segundo, o processador faz seu trabalho baseado em ciclos. Por exemplo, para efetuar uma operação matemática simples, um processador moderno demora um ciclo. Operações mais complicadas podem demorar dois ou mais ciclos. Por outro lado, os processadores atuais são capazes de executar duas ou mais operações ao mesmo tempo. A princípio poderíamos pensar que cada ciclo corresponde a uma operação, mas na verdade pode corresponder a duas ou mais operações, ou até mesmo 5-16 Hardware Total a menos de uma operação, dependendo do que o processador estiver fazendo. É correto dizer que quanto maior é o número de MHz, maior será o número de operações realizadas por segundo, ou seja, mais veloz será o processador. A velocidade do processador, medida em MHz ou GHz, é chamada de clock. Por exemplo, o processador Pentium III/900 tem clock de 900 MHz, o Athlon/1200 tem clock de 1200 MHz, ou 1.2 GHz, e assim por diante. A partir de 1000 MHz passamos a usar a unidade GHz. Por exemplo, 1 GHz = 1000 MHz, 1.1 GHz = 1100 MHz, 1.13 GHz = 1130 MHz, etc. Os fabricantes sempre produzem cada modelo de processador com vários clocks diferentes. O Pentium III, por exemplo, era produzido com os seguintes clocks: 500, 533, 550, 600, 650, 667, 700, 733, 750, 800, 850, 866, 900, 1000 MHz, etc. O modelo de 1000 MHz é quase duas vezes mais veloz que o de 500 MHz. Caches L1 e L2 Quase todos os processadores modernos possuem caches L1 e L2 (alguns como o K6-2, que possui apenas cache L1, por isso utiliza uma cache L2 externa, instalada na placa de CPU). O usuário não escolhe a quantidade de cache que quer no seu computador. Ela é embutida no processador e não há como alterá-la. A cache é uma pequena quantidade de memória super rápida e cara, que serve para acelerar o desempenho da memória RAM (que por sua vez é maior, mais lenta e mais barata). Ela é necessária porque as memórias comuns não são suficientemente rápidas para os processadores modernos. No início do ano 2000, enquanto as memórias operavam com 100 ou 133 MHz, os processadores operavam com 400 MHz ou mais. No início de 2001, os processadores mais velozes operavam entre 1000 e 1500 MHz, mas as memórias mais rápidas operavam entre 200 e 400 MHz. A cache serve para suprir esta deficiência. Grandes lotes de dados são continuamente lidos da memória RAM e colocados na cache. O processador encontrará então na cache, os dados a serem processados e instruções a serem executadas. Se não existisse a cache o processador teria que trabalhar diretamente com a memória RAM, que é muito lenta, o que prejudicaria bastante o seu desempenho. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-17 A cache L2 acelera diretamente o desempenho da RAM. A cache L1, por sua vez, é ainda mais rápida, e acelera o desempenho da cache L2. Este sistema torna o computador veloz, mesmo utilizando memórias RAM lentas. De um modo geral, uma quantidade maior de cache L1 e L2 resulta em maior desempenho, mas este não é o único fator em jogo. Também entram em jogo a velocidade (clock) da cache e o seu número de bits. A tabela que se segue mostra características das caches de alguns processadores. Processador Pentium 4 Pentium III Pentium III antigo Celeron Athlon Athlon antigo Duron K6-2 Tamanho L1 8 kB (Dados) _ 12k micro-ops (instruções) 32 kB 32 kB 32 kB 128 kB 128 kB 128 kB 64 kB Clock L1 FULL Tamanho L2 256 kB Clock L2 FULL FULL FULL FULL FULL FULL FULL FULL 256 kB 512 kB 128 kB 256 kB 512 kB 64 kB 512kB / 1 MB FULL FULL/2 FULL FULL FULL/2 FULL 100 MHz Observe que a cache L1 de todos os processadores têm uma coisa em comum: sua velocidade é indicada como FULL. Isto significa que a cache L1 sempre trabalha com o mesmo clock usado pelo núcleo do processador. Por exemplo, se um processador opera com 800 MHz, a cache L1 opera com 800 MHz, e assim por diante. Vemos que existem diferenças nos tamanhos das caches L1 dos processadores citados. Processadores com cache L1 maior tendem a levar vantagem sobre processadores com cache L1 menor. O tamanho da cache L2 varia bastante de um modelo para outro. As primeiras versões do Pentium III tinham cache L2 de 512 kB, mas operavam com a metade do clock do processador (FULL/2). Isto significa que, por exemplo, em um Pentium III/500 antigo, a cache L2 operava com 250 MHz. As versões novas do Pentium III têm cache L2 de apenas 256 kB, mas operando com a mesma freqüência do processador. Situação semelhante ocorre com as versões novas e antigas do Athlon. O Celeron e o AMD Duron também tem caches L2 operando com a mesma freqüência do núcleo. O processador mais fraco da lista é o AMD K6-2. Este processador normalmente trabalha com uma cache L2 externa, instalada na placa de CPU, com 512 kB ou 1 MB. Apesar do seu grande tamanho, esta cache L2 opera com clock de apenas 100 MHz, daí o seu baixo desempenho. Unidade de ponto flutuante Todos os processadores usados nos PCs modernos possuem no seu interior, uma unidade de ponto flutuante (FPU = Floating Point Unit). Sua finalidade é 5-18 Hardware Total a execução de operações matemáticas complexas, como por exemplo, as funções trigonométricas e algébricas, raízes quadradas, potenciação, logaritmos, etc. Também realiza adições, subtrações, multiplicações e divisões de números reais em alta precisão. Todas essas operações matemáticas são necessárias em processamento científico e de engenharia, na geração de imagens tridimensionais e, por incrível que pareça, em jogos! Todos os jogos modernos que usam imagens tridimensionais para serem formadas, necessitam de grande quantidade de cálculos, e a unidade de ponto flutuante trabalha o tempo todo. Clock externo Todos os processadores operam com dois clocks diferentes: clock interno e clock externo. O clock interno está relacionado com o número de operações que o processador realiza por segundo. O clock externo está relacionado com o número de acessos externos (principalmente à memória) realizados por segundo. Um processador com clock externo de 100 MHz, por exemplo, é capaz de realizar, pelo menos teoricamente, 100 milhões de acessos à memória por segundo. O clock externo é em geral bem menor que o interno. O valor deste clock externo varia bastante de um processador para outro, como vemos na tabela abaixo. Processador AMD K6-2 AMD Athlon AMD Duron Intel Celeron Intel Pentium III Intel Pentium 4 Clock externo 100 MHz 200 MHz, 266 MHz 200 MHz, 266 MHz 66 MHz, 100 MHz 100 ou 133 MHz 400 MHz É vantagem que o clock externo de um processador seja elevado. Processadores Celeron operam com apenas 66 MHz externos, mas modelos mais recentes operam com 100 MHz. O Pentium III é produzido em várias versões, sendo algumas de 100 e outras de 133 MHz. O K6-2 opera com 100 MHz externos. Os processadores AMD Athlon e Duron operam com 200 e 266 MHz, e existe previsão de lançamento de versões com até 400 MHz. Memória A quantidade de memória de um computador é medida em bytes ou MB (mega bytes). Como sabemos, um byte é uma unidade de informação capaz de armazenar uma letra, dígito numérico ou caracter. É também capaz de armazenar números pequenos (entre 0 e 255). Números maiores, assim como seqüências longas de texto podem ser formadas com o uso de vários bytes consecutivos. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-19 Imagine que um byte é representado por um pequeno quadrado com 1 milímetro de lado. Um quadrado de 1 metro de lado teria o equivalente a cerca de 1 MB. Se você estiver em uma sala quadrada com 3 metros de lado e revestisse as quatro paredes, as portas e as janelas com esses “bytes de um milímetro”, seriam necessários 32 MB, quantidade de memória encontrada nos PCs mais baratos vendidos no final do ano 2000. Já em 2001 tornou-se comum o uso de 64 MB nos PCs mais simples. Normalmente usamos o termo “RAM” para fazer referência a memórias. Esta sigla não explica corretamente a função dessas memórias (RAM = Random Access Memory = memória de acesso aleatório). A memória RAM é usada tanto para leituras quanto para escritas, e é também uma memória volátil, ou seja, seus dados são perdidos quando o computador é desligado. A memória RAM é encontrada com outros nomes, dependendo da tecnologia usada: SRAM DRAM FPM DRAM e EDO DRAM SDRAM DDR SDRAM RDRAM RAM estática, é usada para formar a cache externa RAM dinâmica, é a mais comum Tipos de DRAM usadas em PCs antigos DRAM síncrona, a mais comum nos PCs modernos Double Data Rate SDRAM Rambus DRAM A maioria dos PCs atuais usam memórias SDRAM. Essas memórias são apresentadas em módulos que recebem o nome de DIMM/168. Por isso são chamadas erradamente de “memórias DIMM”. O tipo de memória é SDRAM, enquanto DIMM é o nome do seu “formato”. Logo serão comuns as memórias RDRAM e DDR SDRAM, mais utilizadas nos PCs acima de 1 GHz devido à sua maior velocidade. As memórias SDRAM são contradas em três velocidades: PC66, PC100 e PC133. São capazes de operar com 66, 100 e 133 MHz, respectivamente. No final do ano 2000, a maioria dos PCs mais avançados usava memórias SDRAM PC133. Já em 2001 estavam disponíveis as memórias DDR SDRAM e RDRAM, bem mais velozes. Capacidade e expansão Podemos encontrar no mercado, módulos de memória com 32 MB, 64 MB, 128 MB, 256 MB e 512 MB. Existem módulos de maior capacidade, porém são muito raros devido ao seu preço elevado e pouca aplicação. Existem ainda módulos antigos com capacidades menores, como 16 MB ou 8 MB, mas são raros, já que não são mais fabricados. As placas de CPU sempre possuem dois ou mais conectores, chamados “soquetes”, que servem para 5-20 Hardware Total instalar novas memórias. A operação de aumentar a quantidade de memória através da instalação de novos módulos é chamada de “expansão de memória”. Velocidades das memórias Para montar um computador é preciso instalar as memorais corretas. Também para fazer uma expansão ou manutenção, é preciso determinar o tipo de memória correto a ser usado, caso contrário o PC poderá ficar lento, ou passar a ter funcionamento instável. Novos tipos de memória Memórias PC133 não são as mais avançadas disponíveis. Existem outros tipos capazes de operar com velocidades ainda maiores. Dentro de pouco tempo serão comuns as memórias RDRAM e DDR/266 em uso nos PCs mais avançados. Este aumento de velocidade é necessário, à medida em que são lançados processadores mais velozes. Memória de vídeo Trata-se de uma área de memória na qual ficam armazenados os dados que são exibidos na tela do monitor. Quanto maior é a resolução gráfica e maior o número de cores, maior precisa ser o tamanho da memória de vídeo. Esta memória fica localizada na placa de vídeo, que é a responsável pela geração das imagens que vemos na tela. As placas de vídeo 3D, capazes de gerar imagens tridimensionais, precisam quantidades ainda maiores de memória. Para exibir imagens em duas dimensões (por exemplo, páginas da Internet, exibição de fotos e textos em geral), 4 MB de memória de vídeo é uma quantidade bastante adequada. Já a exibição de imagens tridimensionais requer ainda mais memória. São comuns as placas de vídeo 3D com 16 ou 32 MB de memória de vídeo. Algumas mais sofisticadas podem ter quantidades ainda maiores de memória. Em PCs baratos é comum encontrar o chamado “vídeo onboard com memória compartilhada”. Ao invés de terem uma placa de vídeo com memória própria, possuem um chip gráfico localizado na placa de CPU que usa uma parte da memória que seria do processador, como memória de vídeo. Por exemplo, em um PC com 64 MB, 8 MB podem estar sendo usados como memória de vídeo. Os programas ficam portanto com apenas 56 MB de memória. Este não é o maior problema da memória de vídeo compartilhada. O grande problema é que o processador e o chip gráfico concorrem pelos acessos à mesma memória. Como ambos não podem acessar a memória ao mesmo tempo, um tem que esperar pelo outro. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-21 Freqüentemente o processador faz pequenas pausas para que o chip gráfico possa acessar a memória, e como resultado, temos queda de desempenho. Outras memórias Quando falamos, por exemplo, “um PC com 64 MB de memória”, estamos nos referindo à memória RAM (SDRAM, RDRAM, DDR), localizada na placa de CPU. Entretanto este não é o único tipo de memória existente em um computador. Existe a memória de vídeo, localizada na placa de vídeo, que também é do tipo RAM. O disco rígido e o drive de CD-ROM também possuem uma pequena área de memória RAM (em geral 512 kB ou 1 MB) chamada de buffer ou cache. Esta área serve para armazenar dados que são lidos do disco antes de serem transferidos para a memória da placa de CPU. Nas operações de gravação, este buffer do disco rígido serve para armazenar dados vindos da placa de CPU antes de serem gravados no disco. Existe ainda a memória ROM, que nunca perde seus dados. Nesta memória está armazenado o programa conhecido como BIOS. Ele é executado assim que o computador é ligado. Faz a contagem de memória RAM, realiza alguns testes no computador e dá início ao carregamento do sistema operacional. Muitas outras memórias são encontradas em outras partes do computador, porém a mais importante de todas é a RAM da placa de CPU. Disco rígido Aqui está outro componente importantíssimo de um computador. Dizem por exemplo, “PC Pentium III com 64 MB de memória e disco rígido de 15 GB...”. Em inglês é chamado de hard disk, cuja abreviatura é HD. Portanto o termo “HD” é sinônimo de disco rígido. Capacidade de um disco rígido É a primeira coisa que pensamos quando falamos em discos rígidos. Até poucos anos atrás, a capacidade de um disco rígido era medida em MB (megabytes). Cada MB equivale a pouco mais de 1 milhão de bytes. Por volta de 1994, eram comuns os discos de 240 MB, 340 MB, 420 MB e 540 MB. Pouco depois chegaram modelos com cerca de 700 MB e finalmente os de 1080 MB. Foi finalmente ultrapassada a barreira de um bilhão de bytes, e a capacidade passou a ser medida em GB (gigabytes). Cada GB equivale a pouco mais de 1 bilhão de bytes. Mais recentemente encontramos no mercado discos de 10 GB, 13 GB, 15 GB, 17 GB, 20 GB e assim por diante. À medida em que os anos passam, novos modelos com capacidades ainda maiores são lançados, ao mesmo tempo em que os modelos com menores capacidades vão deixando de ser produzidos. 5-22 Hardware Total PCs modernos precisam ter discos rígidos com elevadas capacidades porque os programas modernos ocupam muito espaço. Em 1994, o pacote Microsoft Office ocupava pouco mais de 30 MB. Em 2000, o pacote Microsoft Office 2000 já ocupava quase 1 GB. Muitos jogos ocupam algumas centenas de MB. Arquivos de som e vídeo também são muito grandes, e ocupam cada vez mais espaço no disco rígido. Outro exemplo é o sistema operacional Windows. As versões mais recentes ocupam, dependendo das opções de instalação, mais de 500 MB. Estrutura interna de um disco rígido Dentro do disco rígido existem um ou mais pratos ou discos (também chamamos de “mídia” do disco), nos quais são gravados os dados. Um braço com diversas cabeças que se movem simultaneamente faz movimentos de tal modo que as cabeças podem acessar qualquer região dos discos. Os discos, por sua vez, giram em elevada rotação. Nos modelos mais simples, a velocidade de rotação é de 5400 RPM (rotações por minuto), o mesmo que 90 rotações por segundo. A maioria dos HDs de alto desempenho giram os discos a 7200 RPM, ou seja, 120 rotações por segundo. Alguns discos SCSI de alto desempenho chegam a 10.000 RPM. Figura 5.23 Interior de um disco rígido. Velocidade de um disco rígido Um disco rígido moderno precisa, além de ter uma elevada capacidade, ter também uma grande velocidade. Em outras palavras, é preciso que o disco seja capaz de ler e gravar dados no menor tempo possível. A velocidade de um disco rígido depende de três fatores: a) Tempo de acesso Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-23 b) Taxa de transferência interna c) Taxa de transferência externa Quando o computador busca um arquivo no disco, ele precisa primeiro acessá-los, ou seja, mover as cabeças até o local onde este arquivo está armazenado, para só então fazer a transferência. Portanto as cabeças precisam se mover rapidamente. O tempo médio de acesso é aproximadamente igual ao tempo necessário para mover as cabeças do início até o meio do disco. Este ponto médio é tomado como referência porque alguns arquivos podem estar no início do disco, outros podem estar no final, portanto o meio do disco representa uma média estatística aceitável. Felizmente todos os discos rígidos têm tempos de acesso pequenos, inferiores a 15 ms (milésimos de segundo). Discos de desempenho modesto possuem tempos de acesso entre 10 e 15 ms. Já os de maior desempenho apresentam tempos de acesso entre 5 e 10 ms. À primeira vista pode parecer que 15 ms é tão bom quanto um de 5 ms. Afinal, que diferença fazem alguns milésimos de segundo a mais ou a menos? Este raciocínio estava correto no passado, quando os programas usavam pouquíssimos arquivos. Os programas modernos acessam um número de arquivos muito maior. O Windows tem mais de 5.000 arquivos, e muitos deles são acessados durante o boot. Durante o uso normal, programas podem acessar centenas de arquivos. Poucos milésimos de segundo transformam-se então em muitos segundos a mais no tempo total de operação. O segundo fator de desempenho de um disco rígido é a sua taxa de transferência interna. Ela representa a velocidade na qual os dados são lidos ou gravados na mídia. Nas operações de leitura, os dados são inicialmente transferidos da mídia para uma memória localizada no disco rígido, chamada buffer ou cache de disco. A taxa de transferência interna mede a velocidade na qual os dados são lidos da mídia para esta memória, ou são gravados desta memória para a mídia. Discos com maior velocidade de rotação normalmente possuem maior taxa de transferência interna. O terceiro fator ligado ao desempenho de um disco rígido é a sua taxa de transferência externa. Representa a velocidade na qual os dados são transferidos entre a memória interna do disco rígido (cache ou buffer de disco) e a memória da placa de CPU. Os discos modernos apresentam três padrões: Padrão Taxa máxima teórica 5-24 ATA-33 ou Ultra DMA 33 ATA-66 ou Ultra DMA 66 ATA-100 ou Ultra DMA 100 Hardware Total 33 MB/s 66 MB/s 100 MB/s Todos os discos modernos apresentam taxas de transferência externa elevadas (pelo menos ATA-66). Isto é válido tanto para os modelos mais simples de desempenho modesto, como para os de maior desempenho. Interfaces para discos rígidos: IDE e SCSI Tudo o que falamos até agora aplica-se aos discos chamados de IDE (ou ATA), que são usados na maioria dos PCs. A princípio qualquer disco IDE moderno é adequado a qualquer PC simples, e mesmo para os PCs voltados para jogos. Já os PCs de alto desempenho para uso profissional devem usar HDs com menor tempo de acesso e maior velocidade de rotação (que resulta em maior taxa de transferência interna). Discos IDE de alto desempenho são difíceis de serem encontrados no mercado nacional, mas existe uma opção ainda mais veloz, que são os discos SCSI (pronuncia-se “scâzi”). Se tomarmos dois discos rígidos, um IDE e um SCSI, sendo ambos de mesma capacidade e mesma geração, o modelo SCSI oferecerá desempenho melhor, mas poderá custar quase o dobro. Além disso, precisam ser ligados a uma placa de interface apropriada, que custa caro. Tudo isso torna o uso de discos SCSI uma opção cara, mas o custo é justificado quando queremos alta produtividade. Uma das vantagens que torna os discos IDE econômicos é o fato de não necessitarem da compra de uma placa de interface, como ocorre com os discos SCSI. Todas as placas de CPU atuais possuem duas interfaces IDE. Normalmente ligamos nessas interfaces o disco rígido e o drive de CD-ROM, que também é IDE. Como cada interface IDE permite ligar dois dispositivos, temos capacidade de instalar até quatro dispositivos IDE. Isto pode ser bastante útil para futuras expansões. Backup dos dados importantes Um disco rígido em geral tem muitas informações que podem ser apagadas sem causar prejuízos. Por exemplo, se um programa for acidentalmente apagado, basta instalá-lo novamente. Por outro lado, certas informações ao serem apagadas poderão causar um grande prejuízo. Quanto mais um computador for usado para trabalho (não para lazer, diversão ou ferramenta de consulta), maior será o prejuízo quando seus dados são perdidos. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-25 Qualquer computador corre o risco de perda de dados no disco rígido. Um vírus, por exemplo, pode chegar ao computador através da Internet ou de um disquete contaminado. Felizmente existem métodos de precaução para este problema, mas a maioria dos usuários não os utiliza. Uma pane de hardware no seu disco rígido pode causar perda parcial ou total de dados. Não é um problema comum, mas qualquer aparelho eletrônico tem um pequeno risco de apresentar defeito. Discos rígidos não se consertam, não existem equipamentos apropriados nem peças de reposição no Brasil, apesar de alguns técnicos talentosos fazerem recuperação em alguns casos. O usuário que tem dados importantes no seu disco rígido não pode correr o risco de perdê-los. Precisa fazer backups periódicos, ou seja, cópias de segurança dos seus dados importantes. Quando a quantidade de dados é pequena, como por exemplo, textos, planilhas ou arquivos gráficos de pequeno tamanho, os disquetes são adequados para as operações de backup. Quando o usuário trabalha com arquivos grandes, outros dispositivos de backup com maior capacidade devem ser usados, como o ZIP Drive e o gravador de CDs. São equipamentos que tornam o PC mais caro, mas muito mais caro seria o prejuízo resultante da perda de dados importantes. Fabricantes de discos rígidos Existem vários fabricantes de discos rígidos, mas nem todas as marcas estão disponíveis no Brasil. Esses fabricantes também não possuem filiais no Brasil. O que existem são empresas que importam os discos e os revendem. Os principais fabricantes são Quantum, Seagate, Western Digital, Maxtor, Fujitsu, Samsung e IBM. Placas de CPU A placa de CPU é a mais importante do computador. É fundamental que seja usada uma placa de boa qualidade, caso contrário ocorrerão travamentos e outras anomalias que comprometerão a confiabilidade do computador. Infelizmente existem no Brasil muitos computadores equipados com placas de CPU de baixa qualidade. A placa de CPU “é” o computador Não existiriam PCs de baixa qualidade se os usuários soubessem disso. É correto dizer que a placa de CPU é a mais importante do computador, mas poderíamos ir ainda mais longe e dizer que um computador nada mais é que uma placa de CPU dentro de uma caixa metálica e com alguns dispositivos ligados ao seu redor. Na placa de CPU ficam localizados o processador, a memória, várias interfaces e circuitos importantes. Praticamente todo o 5-26 Hardware Total trabalho do computador é realizado por esta placa e seus componentes. Portanto usar uma placa de CPU de baixa qualidade (e em conseqüência, de baixa confiabilidade) coloca a perder toda a confiabilidade e desempenho do computador. Influência da placa de CPU no desempenho do PC A maioria dos usuários deseja um computador de alto desempenho. Por isso podem eventualmente pagar um pouco mais caro por um processador mais veloz, escolhendo, por exemplo, um Pentium III/1000 ao invés de um Pentium III/800. O processador é o maior responsável pelo desempenho de um computador, mas ele não é o único. Se a placa de CPU não tiver também um desempenho adequado, ela acabará prejudicando o desempenho do próprio processador. Por isso são muito comuns reclamações como “o Pentium III/800 do meu amigo está mais veloz que o meu Pentium III/800...”. Algumas placas de CPU são bem projetadas e deixam o processador trabalhar com a sua máxima velocidade. Outras placas são mal projetadas e tornam-se instáveis. Para eliminar a instabilidade, muitos fabricantes fazem pequenas reduções nas velocidades de acesso entre o processador, as memórias e outros componentes da placa de CPU. Como resultado, o desempenho fica prejudicado. Comparando vários modelos de placas similares, porém de fabricantes diferentes, todas utilizando processadores iguais, podemos encontrar diferenças de desempenho de até 20%. Não pense portanto que as placas de CPU são todas iguais, que basta escolher o processador e pronto. É preciso procurar uma boa placa de CPU, confiável e rápida. Cada processador exige um tipo de placa de CPU À primeira vista as placas de CPU são bastante parecidas, mas existem muitas diferenças. É preciso levar em conta que cada tipo de processador exige um tipo de placa. Há poucos anos atrás era relativamente fácil, existiam no mercado apenas dois tipos de placa: as placas para processadores 486/586 e as placas para processadores Pentium e similares. Hoje existem diversas categorias de processadores, e cada um deles requer suas próprias placas de CPU. São os seguintes os tipos de placa: 1) Placas com Soquete 7 Essas placas são usadas para os processadores AMD K6-2. Também permitem instalar outros processadores mais antigos, que já saíram de linha, como Pentium, Pentium MMX, Cyrix 6x86 e Cyrix M II. O K6-2 é o último Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-27 processador produzido para este tipo de soquete. Com a sua saída de linha, no final do ano 2000, também saíram as placas de CPU para Soquete 7. Hoje encontramos no mercado apenas um estoque residual de processadores K6-2 e placas de CPU que o suportam. *** 75% *** Figura 5.24 Processador AMD K6-2 e o seu Soquete. 2) Placas com Slot 1 Essas placas são destinadas ao processador Pentium III na versão de cartucho. A maioria delas também aceita os processadores antigos, Pentium II e Celeron na versão cartucho. 3) Placas com Soquete 370 Destina-se aos processadores Celeron e Pentium III nas suas versões mais novas (PGA e FC-PGA). 4) Placas com Slot A Os primeiros processadores Athlon utilizavam um formato parecido com o do Pentium III do ponto de vista mecânico, mas diferente do ponto de vista eletrônico. Esses processadores devem ser instalados em um Slot A. 5) Placas com Soquete A As versões mais recentes do processador AMD Athlon, bem como o AMD Duron, não usam mais o formato de cartucho. Seu formato é quadrangular, e exigem placas de CPU no mesmo padrão. 5-28 Hardware Total *** 100% *** Figura 5.25 Processadores Pentium III e Athlon, para Slot 1 e Slot A, respectivamente. *** 100% *** Figura 5.26 Processadores Pentium III e Duron, para Soquete 370 e Soquete A, respectivamente. 6) Soquetes de 423 pinos Este soquete é parecido com o Soquete 370, porém é um pouco maior. Destina-se aos processadores Pentium 4. Figura 5.27 Processador Pentium 4 Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-29 A existência deste elevado número de soquetes e slots é resultante de uma evolução: a) Durante a era dos processadores Pentium e Pentium MMX era usado o Soquete 7. O processador AMD K6-2 adotou o mesmo tipo de soquete. b) O processador Pentium II adotou o formato de cartucho porque era instalado em uma pequena placa, junto com os chips que formam a cache L2, tudo isso dentro de uma capa metálica. c) O processador AMD Athlon adotou o mesmo formato de cartucho porque também era produzido instalado em uma placa, juntamente com a cache L2. d) As versões mais novas dos processadores Pentium III e Athlon, bem como o Celeron e o Duron, não usam mais cache L2 formada por chips adicionais. Ao invés disso essas caches estão embutidas no próprio núcleo do processador. Sendo assim não é mais necessário utilizar o formato de cartucho. O formato quadrangular, bem menor, voltou a ser adequado aos processadores, e portanto esses fabricantes adotaram os padrões Soquete A e Soquete 370. e) O soquete do Pentium 4 têm mais pinos que o do Pentium III porque sua arquitetura é mais avançada, portanto seus barramentos possuem novos sinais digitais que não estavam presentes no Pentium III. Evolução dos soquetes e slots Mesmo considerando cada tipo de soquete ou slot para processadores, eles sofreram uma evolução no que diz respeito ao clock suportado. Por exemplo, o Slot 1 usado pelos primeiros processadores Pentium II operava com 66 MHz. Posteriormente passou a operar com 100 MHz e finalmente com 133 MHz. Portanto foram produzidos chipsets e placas de CPU que dão suporte a este aumento de velocidade. A tabela que se segue resume a evolução dos clocks de cada soquete ou slot: Soquete / Slot Socket 7 Slot 1 Socket 370 Slot A Socket A Socket 423 Clock 66 MHz 66 MHz 66 MHz Clock 100 MHz 100 MHz 100 MHz Clock Clock Clock 200 MHz 200 MHz 266 MHz Clock 133 MHz 133 MHz 400 MHz 5-30 Hardware Total Note que o Slot A e o Socket A operam com DDR (Double Data Rate), técnica na qual cada período de clock é usado para fazer duas transferências. Sendo assim, ao operar com 100 e 133 MHz, resulta em uma performance equivalente a 200 e 266 MHz, respectivamente. O usuário não pode utilizar livremente qualquer clock em suas placas de CPU. É preciso usar apenas os valores suportados pela placa e pelo chipset. Por exemplo, uma placa de CPU Asus A7V possui um Socket A operando em 200 MHz, já que usa o chipset VIA KT133. Já a placa Asus A7V133 possui um chipset que suporta tanto 200 como 266 MHz, pois usa o chipset VIA KT133A. Slots para expansão Sobre a placa de CPU (também chamada de placa mãe), fazemos o encaixe das placas de expansão (também chamada de placas filhas). São placas de vídeo, placas de som, placas de modem, placas de interface de rede, placas controladoras SCSI e várias outras menos comuns. Nem sempre um PC tem todas essas placas. Em geral os PCs mais simples usam menos placas de expansão, enquanto os mais sofisticados usam mais. As placas de expansão ficam encaixadas em conectores chamados de slots. Figura 5.28 Slots de uma placa de CPU. Os três principais tipos de slot são: PCI, AGP e ISA. Os slots PCI são os encontrados em maior quantidade. A maioria das atuais placas de expansão utiliza este padrão. Normalmente as placas de CPU possuem três ou quatro slots PCI. Algumas os possuem em maior número, outras em menor. O outro tipo de slot encontrado nas placas de CPU modernas é o AGP. Este slot é muito parecido com o PCI, mas opera com velocidade bem mais Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-31 elevada. É usado para a instalação de uma placa de vídeo 3D padrão AGP, de alto desempenho. Finalmente, encontramos os slots ISA, que são os mais antigos. Este tipo de slot é encontrado nos PCs desde o início dos anos 80. São obsoletos, mas por questões de compatibilidade foram mantidos nas placas de CPU, até pouco tempo. Por volta de 1995 encontrávamos nas placas de CPU, em média 3 slots ISA e 4 slots PCI. Mais recentemente os slots ISA passaram a ser mais raros, muitas placas possuem apenas um ou dois deles. Já existem várias placas de CPU que aboliram totalmente os slots ISA. Também praticamente não encontramos mais no mercado, placas de expansão novas no padrão ISA. Portanto os slots ISA servem apenas para o aproveitamento de placas de expansão antigas. Figura 5.29 Slots ISA, PCI e AGP. A tabela que se segue mostra algumas características dos slots ISA, PCI e AGP. Os slots ISA são de 16 bits (transferem 16 bits de cada vez), enquanto os slots PCI e AGP são de 32 bits. As placas de CPU possuem em geral nenhum, um ou dois slots ISA. Quanto mais nova é a placa, maiores são as chances do fabricante reduzir o número ou eliminar totalmente os slots ISA. Tipo de slot ISA PCI AGP Bits 16 32 32 Quantidade 0, 1 ou 2 3, 4, 5 ou 6 1 Velocidade 8 MB/s 133 MB/s 266, 533, 1066 ou 2133 MB/s. 5-32 Hardware Total Os slots PCI são incrivelmente mais rápidos, podem transferir dados à taxa de até 133 MB/s. A maioria das placas de CPU possui slots PCI em quantidade suficiente para fazer as principais expansões. Finalmente temos o slot AGP, que é sempre único. Serve apenas para a instalação de uma placa de vídeo 3D de alto desempenho. Existem slots AGP e placas de vídeo AGP nos padrões 1X, 2X, 4X e 8x. As taxas de transferência podem chegar até 2133 MB/s. Existe ainda um quarto tipo de slot, o chamado AMR (Audio Modem Riser). É encontrado em algumas placas de CPU modernas, e serve para instalar placas AMR, que possuem circuitos de som e modem. Essas placas de expansão AMR são bastante raras, apesar de muitas placas de CPU atuais possuírem slot AMR. Figura 5.30 Slot AMR. Interfaces da placa de CPU A maioria dos dispositivos existentes em um computador necessita de uma interface. A interface é um circuito que permite ao processador comunicar-se com esses dispositivos. Por exemplo, um teclado não pode enviar dados diretamente para o processador. Esta passagem de dados é feita através de um circuito chamado “interface de teclado”, que fica localizado na placa de CPU. Algumas interfaces são placas inteiras, como por exemplo a placa de vídeo. Ela nada mais é que uma interface que serve para enviar dados para o monitor. Todas as placas de CPU possuem as interfaces descritas abaixo. Mais adiante neste capítulo todas elas serão apresentadas com mais detalhes: Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-33 a) Interface de teclado Seu conector fica localizado na parte traseira da placa de CPU, que corresponde à parte traseira do gabinete. Existem dois tipos de conectores de teclado: os antigos, chamados padrão DIN, e os novos, de menor tamanho, chamados padrão PS/2. b) Interface para alto falante Liga a placa de CPU ao pequeno alto falante localizado na parte frontal do gabinete do PC. Os sons gerados por este alto falante são bem simples, bem inferiores aos sofisticados sons emitidos pelos alto falantes ligados na placa de som. Algumas placas de CPU possuem embutido um pequeno alto falante (buzzer), dispensando portanto o alto falante existente no gabinete. c) Interfaces seriais Seus conectores também ficam localizados na parte traseira do computador. As duas interfaces serias (normalmente chamadas de COM1 e COM2) servem para ligar diversos tipos de dispositivos seriais, como por exemplo, o mouse. d) Interface paralela O conector desta interface também fica localizado na parte traseira do computador. Esta interface é em geral usada para a conexão da impressora. e) Interface para mouse PS/2 Existem três tipos de mouse. O primeiro é o chamado mouse serial, que deve ser ligado em uma das interfaces seriais, normalmente a COM1. O outro tipo de mouse é o padrão PS/2. Praticamente todas as placas de CPU modernas possuem este tipo de interface. Desta forma as interfaces COM1 e COM2 ficam livres para outros tipos de conexão. O terceiro tipo de mouse, mais recente e ainda um pouco raro, é o padrão USB. f) Interfaces USB Praticamente todas as placas de CPU atuais possuem duas interfaces USB (Universal Serial Bus). Este tipo de interface permite conectar diversos tipos de dispositivos, como teclado, mouse, joystick, impressora, ZIP Drive, gravadores de CD, scanners, etc. Uma interface USB permite conectar até 128 dispositivos. Existem planos da indústria para eliminar nos próximos anos, as interfaces seriais, paralelas, de joystick, de teclado e de mouse PS/2, usando em seu lugar, as interfaces USB. g) Interface para drives de disquetes 5-34 Hardware Total Todas as placas de CPU possuem uma interface na qual podemos ligar um drive de disquetes. Apesar de ser um dispositivo obsoleto, o drive de disquetes é barato, sua mídia (ou seja, os disquetes) tem baixíssimo custo. h) Interfaces IDE Todas as placas de CPU atuais possuem duas interfaces IDE. Em cada uma delas podemos ligar dois dispositivos IDE, por exemplo, um disco rígido e um drive de CD-ROM. Há muitos anos atrás, a maioria dessas interfaces não era localizada na placa de CPU, e sim em placas de expansão. Vários motivos levaram os fabricantes a transferi-las para a placa de CPU. Redução de custos e aumento de desempenho são as principais. Uma interface IDE localizada na placa de CPU, por exemplo, tem condições de transferir dados mais rapidamente que uma interface equivalente porém localizada em uma placa de expansão. Outra questão é a simplicidade. Interfaces seriais, paralelas e a interface para drives existentes nos PCs atuais não são muito diferentes das existentes nos PCs de 10 anos atrás. Com a miniaturização dos componentes eletrônicos, tornou-se bastante viável fazê-las em pequeno tamanho, todas dentro de um único e minúsculo chip, dispensando assim o uso de uma placa de expansão. Novas interfaces onboard O termo onboard significa na placa, apesar de alguém já ter traduzido como “a bordo” – um grosseiro erro de tradução. Ao longo dos anos 90, várias interfaces que eram localizadas em placas de expansão foram aos poucos transferidas, com vantagens, para a placa de CPU. Tanto era vantagem esta transferência que as antigas placas de expansão que utilizavam essas interfaces deixaram de ser produzidas. Não encontramos no mercado (exceto em algumas placas bastante raras), placas de expansão com interface para disquetes, interfaces seriais, paralelas e interfaces IDE. No final dos anos 90, uma nova onda de transferências de interfaces para a placa de CPU começou. Inicialmente surgiram placas de CPU com circuitos de som. Logo alguns fabricantes passaram a produzir chips sonoros de baixíssimo custo para serem usados nessas placas. Eram as chamadas “placas de CPU com som onboard”. Pouco depois foram produzidos chips gráficos de baixo custo para o uso em placas de CPU. Eram as placas de CPU com “vídeo onboard”. Nas primeiras dessas placas, o chip gráfico possuía sua própria memória de vídeo, depois passaram a utilizar parte da memória que era destinada ao processador. São muitos os modelos de placas de CPU de baixo custo (e baixo desempenho) com som e vídeo onboard. Existem ainda Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-35 alguns modelos que possuem além de som e vídeo, os circuitos de modem e interface de rede onboard. Ao contrário da passagem das interfaces seriais, paralela, de disquetes e IDE para a placa de CPU, a transferência das interfaces de som, vídeo, modem e rede para a placa de CPU não traz vantagem alguma em termos de desempenho, e sim de custo. Tanto é assim que os fabricantes de placas continuam produzindo centenas de modelos de placas de som, placas de vídeo, placas de rede e modems. Essas placas são de melhor desempenho que os circuitos “equivalentes” existentes nas placas de CPU com “tudo onboard”. São bastante comuns os casos de usuários que compram PCs baratos com todas essas interfaces embutidas e acabam tendo problemas, sendo obrigados posteriormente a comprar placas de expansão de verdade para que funcionem melhor e com bom desempenho. As placas de CPU com “tudo onboard” destinam-se a serem usadas em PCs de baixo custo e baixo desempenho. A maioria delas destina-se aos países do terceiro mundo. Um PC de 500 MHz com tudo onboard acaba tendo desempenho equivalente ao de um PC de 200 MHz com placas de expansão de verdade. É muito comum o caso de usuários que trocam um PC de 1997, com 166 ou 200 MHz por um modelo novo de 500 ou 550 MHz e percebem que o desempenho é bem similar, ou até menor que o do seu antigo PC. Padrões AT e ATX Durante os anos 80 e até a metade dos anos 90, todas as placas de CPU obedeciam ao chamado “padrão AT”. A partir de então entraram no mercado as placas “padrão ATX”, que são as mais comuns hoje em dia. As placas padrão ATX possuem diversas vantagens:  Os conectores ficam na parte traseira, fixos na placa, não havendo a necessidade de uso de cabos internos.  O processador fica sempre próximo à entrada de ventilação da fonte de alimentação, contribuindo para um resfriamento mais eficiente.  Os conectores dos drives de disquetes e das interfaces IDE ficam sempre na parte frontal da placa de CPU, mais próximos dos drives.  Acesso mais fácil aos soquetes das memórias, facilitando a expansão e a manutenção. 5-36 Hardware Total  Fonte de alimentação com funções especiais de gerenciamento de energia. O interior de um computador que usa uma placa de CPU ATX é mais organizado, sem aquele “emaranhado” de cabos que existia nos PCs que usavam placas de CPU padrão AT. O resfriamento desses gabinetes é mais eficiente e é mais difícil ocorrerem transtornos mecânicos na montagem. Nas placas de CPU AT, era comum encontrar dificuldades, por exemplo, para instalar placas de expansão muito compridas porque elas esbarravam em outros componentes, como processador e memória. Nas placas padrão ATX, existem normas de altura máxima de componentes de tal forma que não fiquem uns nos caminhos dos outros. *** 75% *** Figura 5.31 Placas de CPU AT e ATX. Além dessas diferenças técnicas, existem também diferenças nas medidas. As placas padrão AT possuem em geral 21 cm de largura. As do padrão ATX são mais largas, como mostra a figura 31. Fabricantes de placas de CPU Existem algumas dezenas de fabricantes famosos de placas de CPU. Existem centenas de outros menos famosos, normalmente produzindo placas “sem nome”. Fuja dessas placas sem nome. Entre os melhores fabricantes de placas que podem ser encontradas no Brasil, citamos a Intel, Asus e Soyo. Também são de boa qualidade as placas Gigabyte e FIC, também encontradas no Brasil. Existem outras marcas de primeira linha que infelizmente não são encontradas com facilidade no mercado nacional, como Supermicro, Aopen, Abit, Atrend, Tyan. Infelizmente também encontramos na maioria dos PCs nacionais, placas de marcas que não têm boa reputação entre os usuários: PC Chips e Tomato. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-37 Placas de vídeo Até o início dos anos 90, o uso dos computadores era baseado em caracteres. Era usado o sistema operacional MS-DOS, totalmente baseado em texto, ou seja, as telas de comando não apresentavam gráficos. Existiam programas que usavam gráficos, como editores de imagens e jogos, mas na maior parte do tempo, os usuários trabalhavam em modo de texto. O Windows começou a ser usado em escala cada vez maior, e seu grande sucesso foi devido, entre outras coisas, ao uso de telas totalmente gráficas, com ícones, figuras e comandos pelo mouse. As placas de vídeo, responsáveis pela geração dessas imagens, tiveram que melhorar muito, para que essas imagens tivessem boa resolução, elevado número de cores, e principalmente, para que sua geração fosse bem rápida. Aceleração gráfica Tudo o que vemos na tela fica armazenado em uma área de memória localizada na placa de vídeo, chamada “memória de vídeo”. Nas placas de vídeo antigas, o processador era o responsável pela construção de todas as imagens, sem ter ajuda alguma do chip gráfico. Este chip gráfico existente na placa de vídeo limitava-se simplesmente a transferir os dados da memória de vídeo para o monitor. Isto tudo tornava a geração de imagens muito lenta. O processador da placa de CPU perdia muito tempo “desenhando” o conteúdo da tela, já que esta não era a sua especialidade. Como ficava muito tempo ocupado com esta tarefa, ficava com menos tempo para dedicar à sua tarefa principal, que é a execução de programas. Para deixar o processador com mais tempo livre para executar os programas e fazer com que a geração das imagens ficasse mais rápida, os chips gráficos passaram a ser processadores gráficos. Eram processadores dedicados a executar em alta velocidade, os comandos relacionados com a manipulação de imagens. Pelo fato de ser especializado nesta tarefa, e também por estar localizado na própria placa de vídeo, o processador gráfico faz este trabalho de forma muito mais rápida que o processador da placa de CPU. Este por sua vez ficava com mais tempo livre para a execução dos programas, deixando a maior parte do trabalho de construir as imagens para o processador gráfico. Atualmente todos os chips gráficos existentes nas placas de vídeo são processadores gráficos. Além da tarefa simples de ler continuamente a memória de vídeo e enviar seus dados para o monitor, esses chips fazem praticamente todo o trabalho de construção das imagens. Por exemplo, preencher uma área da tela com uma determinada cor, transferir uma 5-38 Hardware Total porção da imagem de um ponto para o outro da tela, deslocar todo o conteúdo da tela para baixo ou para cima, mover ícones, etc. Memória de vídeo O monitor é um dos dispositivos menos inteligentes do computador. Ele se limita a receber continuamente imagens vindas da placa de vídeo e colocálas na tela. O monitor não “sabe” o que está recebendo. Não sabe a diferença entre textos e gráficos. Não sabe a diferença entre “A” e “B”. Não tem memória, portanto quando acaba de “formar” a tela, precisa receber todo o seu conteúdo novamente. A imagem que vemos em um monitor é formada por um pequeno ponto luminoso que percorre a tela rapidamente da esquerda para a direita formando linhas, e de cima para baixo até completar a imagem. Este ponto luminoso move-se tão rapidamente que temos a sensação de que a imagem está parada. Dependendo do monitor e da placa de vídeo, a tela inteira é formada de 50 a 100 vezes a cada segundo. O monitor não memoriza os dados que recebe. O trabalho de memorização das imagens fica por conta da placa de vídeo. Tanto é assim que quando desligamos um monitor e o ligamos novamente, a imagem permanece inalterada. Se a imagem fosse armazenada no monitor, ela seria perdida quando o monitor fosse desligado. Para memorizar a imagem, a placa de vídeo possui uma memória própria, chamada de “memória de vídeo”. Quando um programa quer “desenhar” imagens, basta colocar dados apropriados nesta memória de vídeo. Cada posição na tela corresponde a um trecho desta memória, e cada cor corresponde a um valor. O trabalho de formação das imagens se resume em colocar os valores adequados nos trechos apropriados da memória de vídeo. No início dos anos 90, encontrávamos placas com 256 kB, 512 kB e 1 MB de memória de vídeo. Em 1995 podíamos encontrar placas de vídeo com 1 MB, 2 MB ou 4 MB. No ano 2000, as sofisticadas placas de vídeo 3D apresentavam em sua maioria, 16 e 32 MB de memória de vídeo. Existem entretanto algumas com quantidades ainda maiores de memória de vídeo. Resolução e número de cores Essas são duas características importantíssimas das placas de vídeo. Estão ligadas à qualidade da imagem. Explicando de forma simples, a resolução está ligada ao número de minúsculos pontos que formam as imagens. Quanto maior é a resolução, maior é o nível de detalhamento que as imagens têm. Cada um desses pontos pode assumir um grande número de Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-39 cores diferentes. Quanto maior for o número de cores permitido, maior será o realismo das imagens. Os pequenos pontos que formam as imagens são chamados de pixels. Para definir a resolução é preciso indicar quantos pixels tem a tela no sentido horizontal e quantos pixels tem no sentido vertical. Por exemplo, uma resolução de tela com 640x480 significa que são usadas 480 linhas, cada uma delas formada por 640 pixels. As resoluções mais comuns são: 640x480, 800x600 e 1024x768, as mais usadas nos monitores com telas de 14 e 15 polegadas. Em PCs com monitores de tela grande (17, 19, 20 ou 21 polegadas) e placas de vídeo apropriadas, podem ser usadas resoluções ainda mais altas, como 1280x960, 1600x1200 e até 1920x1440. O número de cores que um pixel pode ter depende do número de bits que a memória de vídeo reserva para cada pixel. Com 4 bits por pixel, é possível formar 16 cores diferentes. Com 24 bits por pixel, é possível formar cerca de 16 milhões de cores diferentes. A tabela abaixo mostra os principais modos gráficos e o número de cores possíveis em cada caso: Bits por pixel 4 bits 8 bits 16 bits 24 bits Número de cores 16 256 65.536 16.777.216 Nome do modo Hi-Color True Color Para exibição de desenhos, modos gráficos de 4 e 8 bits são adequados, apesar do modo de 4 bits ser bastante limitado, por gerar apenas 16 cores. Para a exibição de fotos, deve ser usado o modo de 16, ou preferencialmente, o de 24 bits. Quanto maior é a resolução e maior é o número de cores, maior é a quantidade de memória de vídeo necessária. Uma placa com 4 MB de memória de vídeo, por exemplo, pode gerar imagens em True Color com resolução de até 1024x768. Para chegar a resoluções mais altas com o modo True Color, é preciso ter mais memória de vídeo. Felizmente as placas de vídeo modernas possuem no mínimo 16 MB de memória de vídeo (exceto algumas placas de baixíssimo custo). Modos 2D e 3D Uma placa de vídeo moderna pode operar em duas modalidades principais: 2D (bidimensional) e 3D (tridimensional). O comportamento da placa é completamente diferente nesses dois casos, principalmente no que diz respeito ao uso da memória de vídeo. 5-40 Hardware Total No modo 2D, o conteúdo da memória de vídeo é apenas uma representação direta, pixel a pixel, daquilo que é mostrado na tela. O processador gráfico se encarrega de formar elementos bidimensionais, como retângulos e curvas, além de transferir blocos de dados retangulares, levando em conta apenas duas dimensões: X e Y. No modo 3D, é tudo mais complicado. A memória de vídeo fica dividida em três partes. Uma é a representação bidimensional daquilo que é mostrado na tela (dimensões X e Y). Esta representação bidimensional é chamada de frame buffer. Outra parte é chamada de Z buffer, uma área que armazena a terceira coordenada (Z) dos elementos de imagem. Juntando as coordenadas X e Y do frame buffer com a coordenada Z armazenada no “Z buffer” temos o conjunto completo de coordenadas tridimensionais: X, Y e Z. A terceira área da memória de vídeo é usada para o armazenamento de texturas. O que uma placa de vídeo 3D faz é basicamente aplicar texturas sobre polígonos. Por exemplo, para desenhar uma parede de tijolos, a placa precisa aplicar o desenho dos tijolos (textura) sobre a parede, que é um polígono 3D. O resultado da aplicação é guardado no frame buffer, para então ser transferido para o monitor. No modo 2D, a placa de vídeo utiliza apenas o frame buffer. Por isto toda a memória de vídeo está disponível para a formação de imagens. No modo 3D, a memória de vídeo é usada como frame buffer, Z buffer e para armazenamento de texturas. Por isso as placas 3D necessitam de muita memória de vídeo. Uma placa 2D opera muito bem com 4 MB, e melhor ainda com 8 MB de memória de vídeo, mas uma placa 3D precisa ter preferencialmente 16 MB, ou melhor ainda, 32 MB de memória de vídeo. Placas PCI e AGP Como já comentamos, as placas de CPU modernas possuem slots PCI e AGP. O slot AGP (Advanced Graphics Port) é destinado a placas 3D de alto desempenho. Uma moderna placa AGP 4x é capaz de receber dados à taxa de mais de 1 GB/s, enquanto uma placa PCI permite apenas 133 MB/s. Para quem quer um elevado desempenho gráfico em 3D, é altamente recomendável usar uma placa de CPU moderna dotada de slot AGP 4x, bem como uma boa placa de vídeo 3D, também 4x. Note que a velocidade do barramento AGP será a máxima permitida em conjunto pela placa de CPU e pela placa de vídeo. Se instalarmos uma placa AGP 4x em um slot AGP de uma placa de CPU que suporta apenas 2x, a transferência de dados pelo barramento AGP será feita no modo 2x, ou seja, 533 MB/s, ao invés dos 1066 MB/s suportados pela placa AGP 4x. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-41 Placas de vídeo 3D padrão PCI são mais lentas e estão no mercado para usuários que possuem PCs antigos, sem slot AGP, e para aqueles que compraram indevidamente PCs novos com vídeo onboard e sem slot AGP. Figura 5.32 Placas de vídeo PCI e AGP. Vídeo onboard Não é nova a idéia de transferir interfaces para dentro da placa de CPU. Muitas placas de CPU atuais possuem vídeo onboard. Essas placas são destinadas a PCs simples para aplicações que não exigem elevado desempenho gráfico. Praticamente todos os fabricantes de placas de CPU oferecem placas avançadas, sem vídeo onboard, para que o usuário instale uma placa de vídeo AGP de seu agrado. Esses mesmos fabricantes de placas de CPU também oferecem modelos mais simples, com vídeo onboard, para serem usados em PCs baratos. Os chips de vídeo onboard são em geral bastante simples. Muitas vezes são versões compactas de chips gráficos já considerados obsoletos. A coisa funciona assim: um fabricante de chips gráficos vende o projeto dos seus chips antigos para fabricantes de chipsets. Os chamados “chipsets” são os principais chips de uma placa de CPU. Eles possuem as interfaces IDE, controladores de memória, controladores de barramento e outros circuitos importantes. Alguns desses chipsets também possuem no seu interior, circuitos de vídeo. Esses circuitos são de baixo custo, portanto não podem ser equivalentes a chips gráficos de última geração. São em geral similares a chips gráficos que já saíram de linha, com pelo menos 3 anos de mercado. Portanto, usar um vídeo onboard em 2001 pode ser equivalente a usar uma placa de vídeo de 1998, com desvantagens. As placas de vídeo de 1998 pelo menos tinham sua própria memória de vídeo. O vídeo onboard de baixo custo normalmente não possui memória de vídeo própria. Utiliza uma parte da memória que seria destinada ao processador. Isto causa queda de desempenho, tanto para o processador quanto para o chip gráfico. 5-42 Hardware Total Chips básicos e avançados Ao consultar os preços das placas de vídeo avulsas disponíveis no mercado, você encontrará algumas que custam 300 ou 400 reais, outras que custam menos de 100 reais. Vários fatores podem levar a essas diferenças. Uma placa de vídeo mais barata pode ter sido produzida por um fabricante de segunda linha, ou utilizar menor quantidade de memória de vídeo, ou utilizar memórias mais lentas e mais baratas, e principalmente, utilizar um chip gráfico de limitadas capacidades. Tomemos por exemplo as placas 3D. Sabemos que o principal trabalho de uma placa 3D é aplicar texturas sobre polígonos. Qualquer imagem 3D é composta de um grande número de polígonos com texturas aplicadas a cada um deles. O desempenho de uma placa 3D está relacionado à velocidade na qual realiza a renderização de polígonos (renderização é a operação de aplicar uma textura sobre um polígono). Uma boa placa 3D pode renderizar 10 milhões de triângulos por segundo, enquanto outra pode renderizar apenas 1 milhão de triângulos por segundo. Nesta placa mais lenta (e mais barata), o usuário precisará ajustar os programas para fazer simplificações nas imagens, utilizando um número menor de polígonos. O pneu de um carro, por exemplo, pode precisar ser reduzido a um sólido de 8 faces laterais, e assim não mais parecerá redondo. Em uma placa mais rápida o mesmo pneu poderia ser gerado com 32 faces, por exemplo, dando a sensação visual de que é praticamente redondo. Placas mais lentas obrigam portanto o usuário a fazer simplificações que tiram o realismo das imagens. Também devido à menor velocidade de renderização de polígonos, uma placa 3D mais simples pode demorar a gerar as imagens estáticas (frames) que formam a imagem em movimento. Para termos uma sensação visual de continuidade de movimentos, as imagens têm que ser geradas na taxa de 30 frames por segundo. Placas mais simples podem conseguir chegar a apenas, digamos, 10 frames por segundo. Ao invés de termos a sensação de continuidade de movimentos, perceberemos que a imagem é formada por saltos. Todos os jogos de ação e programas que geram imagens 3D em movimento serão prejudicados com este efeito. Para ter qualidade de imagem e continuidade de movimento para imagens 3D, não basta comprar uma placa 3D qualquer. É preciso comprar uma de alto desempenho. As mais baratas são 3D, mas deixam muito a desejar. Monitores Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-43 Ao comprar um monitor, a primeira coisa que um usuário leva em conta é o tamanho da tela. Encontramos com facilidade monitores com telas de 14, 15 e 17 polegadas. Existem ainda monitores com telas maiores, como 19, 20 e 21 polegadas, mas os preços são bem maiores. A princípio o usuário fica maravilhado pela magnífica tela de 17”, mas assustado pelo seu preço, acaba recuando para modelos de 14 ou 15”. Esta análise é superficial. Temos que levar em conta outros dois fatores importantes: a qualidade da imagem e o nível de radiação. Se esquecermos esses detalhes e levarmos em conta apenas o preço, corremos o risco de ter um monitor que causa cansaço visual, e pior ainda, que emite radiação em níveis perigosos, podendo causar doenças oculares. Tamanho da tela A tela de um monitor é medida em polegadas. Corresponde à medida da diagonal da tela. Uma polegada equivale a cerca de 2,54 centímetros. Portanto um monitor de 15 polegadas, por exemplo, tem uma diagonal de cerca de 38 centímetros. Telas de grande tamanho oferecem maior conforto visual, principalmente para aqueles que já não enxergam tão bem. Podemos utilizar resoluções mais altas e ter maior número de elementos na tela. Podemos visualizar figuras, tabelas e textos maiores no sentido horizontal, sem a necessidade de “rolar” a imagem pela tela, o que é feito quando temos monitores de tela pequena. Usar telas de maior tamanho possibilita trabalhar mais facilmente e rapidamente com imagens e layouts em geral. Por isso são os mais indicados para as aplicações profissionais como editoração eletrônica, projetos de engenharia e arquitetura com auxílio do computador (CAD), Web Design (projeto de sites para a Internet) e edição de imagens. Para essas aplicações os monitores de tela maior dão maior produtividade ao usuário. Em pouco tempo o valor adicional pago por um monitor de 17" ou maior é compensado pela maior rapidez na execução de trabalhos. Para aplicações menos vitais, como jogos, aplicações de escritório, acesso à Internet e aplicações pessoais, monitores com telas menores, como 14 ou 15”, são altamente satisfatórios. Atualmente é pequena a diferença entre os preços dos monitores de 14 e de 15 polegadas, portanto vale a pena pagar uma pequena diferença pelo monitor de 15”. Dot Pitch A “tela colorida” de um monitor é formada por um grande número de minúsculos pontos vermelhos, verdes e azuis. Conforme o feixe eletrônico da tela atinge esses pontos, eles emitem luz com as cores correspondentes. Através da combinação dessas três cores básicas em quantidades 5-44 Hardware Total apropriadas, é possível formar praticamente todas as cores que podem ser percebidas pelo olho humano. A tela de um monitor de 14” tem cerca de um milhão desses pequenos conjuntos de pontos. Existem monitores nos quais esses pontos são circulares. Cada grupo de pontos é chamado de Tríade. Os fabricantes desses monitores chamam o tamanho dessas tríades de dot pitch. Os bons monitores modernos apresentam dot pitch entre 0,20 e 0,25 milímetros. Existem ainda monitores nos quais a tela é formada por minúsculas tiras de fósforo vermelho, verde e azul, ao invés de usar os pequenos círculos que formam as tríades. A medida desses pequenos grupos de 3 cores é chamada de grille pitch, e nos bons monitores deve estar entre 0,20 e 0,25 mm. Quanto menores são esses elementos, melhor será a qualidade da imagem. Figura 5.33 Os pontos de fósforo na tela de um monitor. Freqüências Este é um detalhe importante, e se o usuário não prestar atenção, sofrerá de cansaço visual, dores de cabeça e poderá até mesmo prejudicar a visão. A imagem em um monitor é formada por um minúsculo feixe eletrônico que percorre toda a área de tela, da esquerda para a direita, de cima para baixo. Este ponto luminoso percorre a tela tão rapidamente que dá a sensação visual de que a imagem é estável, como se fosse projetada por um slide. Este feixe percorre a tela inteira algumas dezenas de vezes por segundo. Quanto mais rapidamente a tela é preenchida, maior será a sensação de estabilidade. Por exemplo, se tivermos menos de 60 telas por segundo, teremos a sensação visual de que a tela está piscando, cintilando. É um efeito indesejável que chamamos de cintilação ou flicker. Com 50 telas por segundo, o flicker é ainda mais intenso, chega a ser insuportável. Já com 70 telas por segundo, praticamente não percebemos flicker. O ideal é configurar a placa de vídeo para enviar ao monitor, entre 70 e 75 telas por segundo. Valores acima deste não produzem melhoramentos, já que a cintilação não é mais visível. O número de telas percorridas por segundo é chamado de freqüência vertical, taxa de atualização, ou se preferir em inglês, refresh rate. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-45 Ao escolher um monitor, temos que garantir que na resolução mais alta a ser utilizada, a freqüência vertical será de no mínimo 70 Hz (70 telas por segundo). Isto pode ser conferido através do manual do monitor. Nele estão indicadas as resoluções permitidas e as freqüências verticais correspondentes. Um bom monitor de 14” ou 15” deve permitir no mínimo 70 Hz na resolução de 1024x768. Alguns modelos mais simples chegam com 70 Hz apenas na resolução de 800x600, e operam em 1024x768 com apenas 60 Hz, o que resulta em cintilação. Esta é uma diferença entre um monitor mais caro e um mais barato. Para monitores de 17”, é ideal que cheguem com 70 Hz na resolução de 1280x960, mas muitos chegam a 70 Hz em até 1024x768, e operam em 1280x960 com apenas 60 Hz, o que resulta em cintilação. Radiação Quem não se lembra da mãe gritando “sai de perto da televisão, menino, faz mal ver tão de perto!”. Realmente as telas de TV e de monitores emitem radiações nocivas, principalmente raios X, apesar de ser em pequena quantidade. Mesmo sendo com baixa intensidade, a proximidade entre a tela e os olhos causa perigo em potencial após exposições prolongadas. Para proteger os usuários, foram criados padrões internacionais de segurança, estabelecendo quantidades máximas aceitáveis para que não causem danos à saúde. A primeira dessas normas é a MPR-II. Antes de comprar um monitor, verifique se na sua parte traseira existe uma indicação de certificação MPRII. Se não encontrar, verifique no seu manual. Se o monitor não for MPR-II, não compre, ele poderá fazer mal à sua saúde. Além da MPR-II, existe uma outra norma internacional ainda mais rigorosa, pois exige níveis ainda menores de radiação, e medidos a uma distância menor da tela. É a norma TCO (não confundir com TCE, marca de monitor). Verifique na parte traseira do monitor e no seu manual se o mesmo atende a esta norma. Se um monitor é certificado para TCO, automaticamente englobará a norma MPR-II. Gabinetes e fontes de alimentação A primeira característica de um gabinete que chama a atenção é o seu tamanho. A figura 34 mostra um típico gabinete mini-torre (mini tower), o mais comum e mais barato. Em geral possui dois locais para instalação de drives de 5 1/4” (drive de CD-ROM, por exemplo), e ainda locais para instalação de drives de 3½”, sendo dois internos e dois externos (usados para drives de disquetes de 3½”, discos rígidos, etc). Não se espante, pois em alguns casos, este tipo de gabinete pode ser ainda mais compacto. Alguns 5-46 Hardware Total apresentam apenas um local para drives de 5 1/4”, outros podem ter apenas dois ou três locais para drives de 3½”. Figura 5.34 Gabinete mini torre. Quando é necessário instalar um grande número de drives, sejam eles internos ou não, é recomendado o uso de gabinetes de maior tamanho, como o midi-torre (midi tower) ou o torrão (full tower), mostrados na figura 35. O full tower mostrado nesta figura possui instalados, de cima para baixo, uma unidade de fita DAT, um JAZ Drive de 1 GB, um gravador de CD-R, um drive misto de disquetes (5 1/4” e 3½”), um drive LS-120 e um drive de CD-ROM). No seu interior ainda existem instalados três discos rígidos. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-47 *** 35% *** Figura 5.35 Gabinetes torre tamanhos médio e grande. Há os que prefiram os gabinetes horizontais (figura 36). Em termos de espaço para instalação de drives, esses gabinetes equiparam-se aos modelos minitorre. Figura 5.36 Gabinete horizontal. Praticamente todas as placas de CPU atuais são do padrão ATX, e para isso necessitam de gabinete e fonte de alimentação padrão ATX. O formato ATX realmente traz muitas vantagens, e só é justificável usar uma placa de CPU no padrão antigo, ou seja, no formato AT (hoje são poucas as existentes) se for realmente desejável aproveitar um antigo gabinete AT. Os gabinetes são normalmente vendidos junto com a fonte de alimentação (figura 37). A fonte já é fixa ao gabinete, e possui diversas conexões para alimentar a placa de CPU, drives e demais dispositivos. 5-48 Hardware Total Figura 5.37 Fonte de alimentação. Todos os gabinetes possuem na sua parte frontal, um painel com botões, LEDs e um pequeno alto falante. Nos últimos anos, era comum encontrar também no gabinete, um display digital para indicação do clock da CPU, uma chave para trancar o teclado. Atualmente tanto a chave para trancar o teclado quanto o display digital caíram em desuso. Padrões AT e ATX Olhando pela parte frontal gabinetes AT e ATX, não conseguimos a princípio notar a diferença. A maior diferença visual está na parte traseira. No padrão ATX, encontramos um grupo de conectores alinhados: teclado, mouse, interfaces USB, interfaces seriais e paralelas. Nos gabinetes padrão AT, esses conectores possuem outra disposição. Podem ficar espalhados em conectores na parte traseira, ou localizados em extensões de placas. Figura 5.38 Parte traseira de um gabinete AT e de um gabinete ATX. O gabinete ATX apresenta várias vantagens para quem produz o computador. A montagem é mais fácil, já que os componentes ficam dispostos de forma mais eficiente. Não ocorrerá o caso de um drive ou disco rígido ficar no caminho dos chips de memória, por exemplo. Para o usuário, Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-49 a adoção do padrão ATX também é vantajosa. Menor aquecimento, facilidade de expansão e o melhor de tudo, as funções de gerenciamento de energia. O computador pode ser colocado em modo de espera, consumindo pouquíssima energia, porém mantendo o conteúdo da memória. Ao terminarmos o modo de espera (pressionando uma tecla qualquer ou movendo o mouse, por exemplo), os circuitos do computador são novamente ligados, sem a necessidade de passar pelo demorado processo de boot. Em 5 ou 10 segundos o computador estará novamente ativo. O uso do gerenciamento de energia é tão vantajoso que os gabinetes que adotam o obsoleto padrão AT também o estão utilizando. São gabinetes padrão AT que usam fontes padrão ATX. Gabinetes compactos e espaçosos Muitos produtos eletrônicos não foram projetados para funcionar sob o clima tropical. Isto é particularmente verdadeiro para as peças usadas nos PCs. Muitos computadores estão instalados em ambientes refrigerados, mas muitos ficam “ao natural”, trabalhando em temperaturas em geral superiores a 30 graus, muitas vezes chegando a quase 40 graus. Aí entra em jogo a questão do tamanho do gabinete. O interior do gabinete é sempre mais quente que a temperatura ambiente. Quanto mais compacto é o gabinete, mais quente tende a ser o seu interior. Em um ambiente a 30 graus, podemos ter o interior de um gabinete espaçoso marcando 35 graus, ou o interior de um gabinete compacto, marcando 40 ou 45 graus. Parece uma diferença pequena, mas não é. Cada grau de temperatura faz uma grande diferença. Some à temperatura interna do gabinete, o calor resultante do aquecimento dos componentes eletrônicos, e veremos que esses componentes poderão chegar facilmente a temperaturas da ordem de 70 graus, o limite de segurança para muitos componentes. Quando um componente opera a uma temperatura mais alta que a máxima permitida, vários problemas ocorrem. Os componentes passam a trabalhar de forma errática, e o computador apresenta os chamados “travamentos”. Isso tudo sem falar na redução da vida útil dos componentes. Depois de alguns meses de uso, podem estragar definitivamente. Quando usamos no computador, componentes que geram muito aquecimento, é recomendável usar um gabinete de maior tamanho. O chamado “midi” é o ideal. São gabinetes verticais relativamente altos, com cerca de 40 a 50 cm de altura. Os gabinetes “mini torre” são mais baixos, com cerca de 30 a 35 cm de altura. Piores ainda são os gabinetes horizontais, os gabinetes “slim” e os gabinetes ultra compactos. Quanto menor é o 5-50 Hardware Total volume livre de ar no interior do gabinete, maior tende a ser o seu aquecimento interno. Figura 5.39 Formatos de gabinetes (cortesia Microcase). Isto não significa que os gabinetes compactos são inadequados. Eles apresentarão aquecimento apenas se usarem componentes que produzem muito calor. Esses componentes são: Placa 3D de alto desempenho, processador veloz, gravador de CDs e disco rígido de alto desempenho. Também é maior o aquecimento quando um PC possui muitas placas de expansão. PCs com essas configurações devem preferencialmente utilizar um gabinete mais espaçoso. Os modelos compactos são mais indicados para PCs com configurações modestas e dispositivos onboard. Fonte de alimentação A fonte de alimentação recebe tensão da rede elétrica, em corrente alternada, 110 ou 220 volts, e gera as tensões contínuas que o computador precisa para seus chips. Essas tensões contínuas são +3.3 volts, +5 volts, +12 volts, -5 volts e –12 volts. Uma boa fonte de alimentação deve manter essas saídas constantes, independentemente da quantidade de corrente que os circuitos solicitam, e independentemente (até certo ponto) de variações na tensão da rede elétrica. Digamos por exemplo que um aparelho de ar condicionado é ligado, passando a puxar mais corrente da rede elétrica e causando uma queda de tensão. Ao receber esta redução na tensão de entrada, uma fonte de má qualidade poderá produzir também uma redução nas tensões contínuas geradas. A fonte tensão de +3.3 volts pode ser reduzida para +3.0 volts, por exemplo, provocando erros e mau funcionamento nos componentes do computador. Outra característica das fontes de alimentação é a sua potência, medida em Watts. São comuns no mercado fontes de 200, 250, 300 e 350 watts. De um Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-51 modo geral, fontes de maior potência apresentam maior facilidade de regulação, ou seja, são menos sensíveis a variações causadas por interferências e flutuações na rede elétrica. Mesmo assim, não dispense o uso de um bom estabilizador de voltagem. Quando um computador é muito equipado, com processador veloz, placa 3D de alto desempenho e diversas expansões, é recomendável usar uma fonte de maior potência, como 300 ou 350 watts. Nos PCs mais modestos, fontes de 200 ou 250 watts são suficientes. Em caso de dúvida você sempre poderá comprar fontes de maior potência. Uma fonte só vai fornecer a potência que o computador exigir, portanto uma fonte de 300 watts trabalhará bem mesmo que os componentes do computador estejam exigindo apenas 100 watts. Além disso, praticamente não há diferença entre os preços das fontes menos potentes e os das mais potentes. Teclado e mouse O teclado e o mouse são os dois principais dispositivos de entrada de um PC, ou seja, aqueles com o qual o usuário cria dados para o computador. Dentro de mais alguns anos, os comandos de voz tenderão a ser os mais usados (“computador, encontre os relatórios de vendas do primeiro semestre...”). Este dia chegará em um futuro próximo, mas por enquanto temos que nos contentar em usar o mouse e o teclado para informar ao computador o que queremos que seja feito. Teclado padrão O teclado padrão usado nos PCs é derivado do IBM Enhanced Keyboard, criado nos anos 80. Este teclado possuía 102 teclas, mas os modelos modernos possuem algumas teclas adicionais, como por exemplo, a tecla “Windows”. Pressionar esta tecla é equivalente a clicar com o mouse sobre o botão Iniciar da barra de tarefas (quando um teclado não tem a tecla Windows, basta teclar Control-Esc). A maioria dos computadores utiliza teclados do tipo US Internacional. Outros utilizam o teclado ABNT2 (Associação Brasileira de Normas Técnicas). Este teclado é baseado no US Internacional, mas tem algumas teclas em posições diferentes. Possui ainda uma tecla “Ç”, que não é encontrada no teclado internacional. O Windows entende a combinação das teclas ‘ seguida de C como sendo equivalente ao Ç. Teclados ergonômicos Ergonomia significa “conforto para o usuário”. Um teclado ergonômico é um modelo que possui uma área de descanso para as mãos e possui as teclas 5-52 Hardware Total dispostas em grupos que formam um pequeno ângulo, de tal forma que os pulsos não precisam ser flexionados para digitar. Um exemplo típico de teclado ergonômico é o produzido pela Microsoft, mostrado na figura 40. Depois da Microsoft, outras empresas passaram a produzir teclados com características semelhantes. Figura 5.40 Teclado ergonômico. Conectores DIN e PS/2 Os PCs dos anos 80 usavam em seus teclados, um conector DIN (Deutsches Institut für Normung) de 5 pinos. Este tipo de conector era usado em aparelhos de som, e por serem muito baratos e comuns, foram aproveitados para a conexão dos teclados dos PCs. Ao longo dos anos 90, surgiram aos poucos placas de CPU e teclados com conectores padrão PS/2. Ambos os conectores são mostrados na figura 41. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-53 *** 35% *** Figura 5.41 Conectores de teclado. Ainda hoje encontramos no mercado, placas de CPU padrão AT, com conector DIN para o teclado, e as placas de CPU padrão ATX, com conector de teclado padrão PS/2. Da mesma forma, encontramos teclados à venda com conectores DIN e com conectores PS/2. Quando o conector existente no teclado é diferente do existente na placa de CPU, temos que usar um pequeno adaptador, mas o ideal é que ambos os conectores sejam do mesmo tipo. Mouse de 2 e 3 botões O mouse padrão Microsoft possui apenas dois botões. O botão esquerdo é usado para executar comandos e o botão direito é em geral usado para ativar menus. Encontramos entretanto vários modelos de mouse que possuem três botões. Na maioria das vezes o botão do meio fica inativo, mas podemos instalar programas que fazem com que o botão do meio apresente alguma utilidade. O botão do meio pode ser usado, por exemplo, como equivalente a um clique duplo do botão esquerdo. Mouse com scroll A Microsoft lançou um mouse que possui na sua parte central, entre os dois botões, um pequeno botão giratório, usado para realizar a operação de scroll, ou seja, para rolar o conteúdo da tela para cima ou para baixo. Logo outros fabricantes passaram a produzir modelos equivalentes. Vale a pena utilizar um mouse com este recurso, pois facilita muito a visualização de textos e páginas longas. 5-54 Hardware Total *** 35% *** Figura 5.42 Mouse com scroll. Conectores DB9 e PS/2 Desde que o mouse se tornou comum, a partir do início dos anos 90, o conector utilizado era do tipo DB9. O mouse era ligado em uma interface serial, normalmente a COM1. A partir de meados dos anos 90, as placas de CPU passaram a apresentar uma interface adicional, própria para a conexão do mouse. Não era exatamente uma interface serial similar à COM1 e à COM2, e sim uma “interface de mouse padrão PS/2”. Quando o mouse é ligado nesta interface, as portas seriais COM1 e COM2 ficam livres para conectar outros dispositivos. Todas as placas de CPU padrão ATX possuem um conector de mouse padrão PS/2, onde podemos ligar um mouse apropriado. Mesmo assim as interfaces seriais COM1 e COM2 continuam presentes nas placas de CPU, e nelas podemos ligar um mouse serial com conector DB9. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-55 Figura 5.43 Conexões para o mouse: PS2 – Conexão para mouse padrão PS/2 DB9 – Conexão para mouse serial (COM1) Tanto o mouse que utiliza conector DB-9 como o que utiliza conector padrão PS/2 são na verdade seriais. Por isso, um mouse com conector padrão PS/2 pode ser ligado, por exemplo na COM1, bastando utilizar um adaptador para esta conexão. Resta ainda lembrar que nos PCs modernos, tanto as interfaces seriais como a interface para mouse PS/2 ficam localizadas na placa de CPU. *** 75% *** Figura 5.44 Detalhe da conexão de mouse conector DB9 (B) nas portas seriais COM1 ou COM2 (A). 5-56 Hardware Total *** 75% *** Figura 5.45 Detalhe da conexão de mouse com conector PS/2 (A) na interface PS/2 (C) da placa mãe. Para ligar na COM1 ou COM2 é preciso usar um adaptador (B). Dentro de poucos anos, as interfaces seriais, paralelas, para teclado e mouse PS/2 serão substituídas pelas interfaces USB. Interfaces Interfaces são circuitos capazes de controlar dispositivos de hardware. O processador não consegue enviar dados diretamente para uma impressora, para o vídeo, para um disco rígido, nem consegue receber dados diretamente do teclado, do mouse ou de um disquete, por exemplo. Ele precisa contar com a ajuda das interfaces, que são circuitos que fazem este trabalho. Cada interface é especializada no tipo de dispositivo que controla. Não poderíamos, por exemplo, usar uma interface de vídeo para enviar dados para uma impressora, nem receber caracteres de um teclado através de uma interface de mouse. Algumas interfaces ficam embutidas na placa de CPU. Outras ficam embutidas em outras placas. Certas placas possuem uma única interface (ex: placa de video), outras podem possuir duas ou mais interfaces (por exemplo, as placas de som, além de todas as suas entradas e saídas sonoras, possui uma interface para joystick). Interfaces que controlam dispositivos externos possuem conectores na parte traseira do computador, para a ligação desses dispositivos. São os casos das interfaces de teclado, mouse, impressora, vídeo, joystick, alto falantes, microfone, USB, etc. Outras interfaces controlam dispositivos internos, e por isso seus conectores não ficam à vista, e sim localizados na parte interna do computador. São os casos das interfaces para drives de disquetes, disco rígido e drive de CD-ROM, por exemplo. Interfaces seriais Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-57 As interfaces seriais (ou portas seriais) são normalmente chamadas de COM1 e COM2. Seus conectores ficam localizados na parte traseira do computador e são normalmente do tipo DB-9 macho. Alguns computadores mais antigos usam para a COM1, um conector DB-9, e para a COM2 um conector DB-25, ambos do tipo macho. Figura 5.46 Conectores externos das interfaces seriais. As interfaces seriais são muito antigas, existem nos PCs desde o início dos anos 80. Sua principal característica é que podem transmitir ou receber um bit de cada vez. As interfaces seriais existentes nos PCs atuais podem operar com taxas de até 115.200 bits por segundo, o que é uma velocidade bastante lenta. Mesmo sendo lenta, este tipo de interface é adequada para alguns dispositivos que não necessitam de alta velocidade. É muito grande o número de computadores que usam a interface serial COM1 para conectar um mouse. Existem entretanto várias outras aplicações. Através da interface serial podemos conectar dois PCs para troca de informações, apesar de ser uma transmissão muito demorada. Também com esta conexão é possível utilizar certos jogos com dois jogadores, um em cada PC. Nos próximos anos, os PCs não utilizarão mais interfaces seriais. Suas funções passarão a ser desempenhadas pelas interfaces USB. Tanto é assim que todos os PCs modernos possuem interfaces USB, e todos os fabricantes de dispositivos seriais estão produzindo modelos USB. Interface paralela A interface paralela também pode ser chamada de porta paralela, interface de impressora ou porta de impressora. As referências às impressoras devemse ao fato desta interface ter sido originalmente criada para a conexão de impressoras. O nome “paralela” foi usado porque esta interface transmite 8 5-58 Hardware Total bits de cada vez, em contraste com as interfaces seriais, que transmitiam um bit de cada vez. Esta não é a única interface paralela que existe, e também não serve apenas para conectar impressoras, portanto ambos os nomes, apesar de consagrados, não são bem adequados. Figura 5.47 Conector externo da interface paralela. O conector da interface paralela fica localizado na parte traseira do computador. É um conector do tipo DB-25 fêmea. As interfaces paralelas antigas podiam transmitir apenas 150 kB/s, mas as atuais, operando nos modos EPP e ECP, podem transmitir 2 MB/s, mas para isso precisam de um cabo especial, chamado Cabo IEEE 1284. Muitas impressoras são acompanhadas deste cabo, outras não. Infelizmente no comércio brasileiro não encontramos este cabo à venda, pois os vendedores e importadores não têm conhecimento técnico para entender a diferença entre um cabo IEEE 1284 e um cabo de impressora comum. Operar nos modos EPP e ECP usando um cabo de impressora comum muitas vezes funciona, mas a impressora pode apresentar várias anomalias, como impressão de dados errados, por exemplo. A solução “suja” para o problema é configurar a interface de impressora para operar em baixa velocidade, o que elimina os erros. A solução ideal é comprar uma impressora já com o cabo apropriado, ou então aproveitar uma viagem aos Estados Unidos para comprar um cabo IEEE 1284, disponível em qualquer loja de produtos de informática, lá. Além da impressora, outros dispositivos podem ser ligados na porta paralela. Podem inclusive ser ligados em conjunto com a impressora. Existem scanners, unidades de disco removível (ZIP Drive), gravadores de CDs, câmeras digitais e outros produtos que compartilham a porta paralela com a impressora. Do computador parte um cabo para o dispositivo, e do dispositivo parte outro cabo para a impressora. Na maioria dos casos este compartilhamento funciona bem, mas existem alguns casos em que ocorrem Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-59 conflitos, impedindo o correto funcionamento da impressora ou do dispositivo. Interface USB As interfaces seriais, paralelas, de teclado e de joystick usadas nos PCs, são praticamente as mesmas usadas no início dos anos 80. São interfaces obsoletas para os padrões atuais. Apesar de funcionarem, não apresentam os recursos avançados que a eletrônica moderna permite. Em meados dos anos 90, a Intel criou uma nova interface mais moderna, versátil e veloz, a chamada USB (Universal Serial Bus). Tanto os fabricantes de placas de CPU e computadores quanto os fabricantes de periféricos (teclado, mouse, impressora, etc.) demoraram um pouco a adotá-la. Hoje encontramos interfaces USB em todos os PCs modernos, e praticamente todos os fabricantes de periféricos produzem modelos USB. É possível produzir um computador com todos os periféricos externos no padrão USB, o que será cada vez mais comum nos próximos anos. Figura 5.48 Conectores das interfaces USB. Os PCs modernos possuem duas interfaces USB, acessíveis através de dois conectores localizados na sua parte traseira. Cada uma delas permite ligar até 128 dispositivos, através de um pequeno hub, que deve ser adquirido separadamente. Obviamente para ligar todos os 128 dispositivos é preciso utilizar vários hubs em cascata. As interfaces USB atuais operam com cerca de 1,2 MB/s, velocidade mais que suficiente para dispositivos como teclado, mouse, joystick, modem externo, WebCAM (câmera para transmitir imagens via Internet), impressora, scanner, gravador de CDs e vários outros produtos. Em breve serão lançadas interfaces USB com velocidades ainda maiores. 5-60 Hardware Total As interfaces USB possuem ainda outros recursos úteis, como o Hot Swap. Podemos conectar e desconectar dispositivos com o computador ligado. Se fizermos isto com a impressora, teclado, mouse e outros dispositivos não USB, corremos o risco de queimá-los. As interfaces e os dispositivos USB entendem-se perfeitamente e foram projetados para permitir as conexões sem a necessidade de desligar os equipamentos. Interface IDE Todas as placas de CPU atuais possuem duas interfaces IDE. Em cada uma delas podem ser ligados dois dispositivos, portanto um PC típico pode ter até 4 dispositivos IDE. Os mais comuns são o disco rígido e o drive de CDROM, mas podemos instalar mais dois, como um gravador de CDs e um ZIP Drive IDE. Figura 5.49 Conectores internos das interfaces IDE. Os conectores das interfaces IDE não são visíveis pelo exterior do computador. Como o disco rígido, o drive de CD-ROM e outros dispositivos IDE são internos, todas as conexões ficam no interior do computador. Uma das principais características das interfaces IDE (também chamada de ATA) é a sua velocidade. Até 1997, as interfaces IDE operavam no máximo com a taxa de 16,6 MB/s. Este modo de transmissão é chamado de PIO Mode 4. No início de 1998 eram comuns as interfaces e dispositivos IDE que operam no chamado modo ATA-33, ou Ultra DMA 33. A taxa de transferência é de 33 MB/s. No final de 1999 eram comuns os modelos ATA66 ou Ultra DMA 66, operando com 66 MB/s. A seguir surgiram os modelos ATA-100, operando com 100 MB/s. O lançamento de versões com Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-61 velocidades mais elevadas é conseqüência direta do aumento da capacidade dos discos rígidos. Sua capacidade aumenta porque os programas usam arquivos grandes e em grande número. Portanto a quantidade de dados acessados é maior. Se a velocidade dos discos não for aumentada, o acesso a esses dados será cada vez mais demorado. Podemos portanto esperar o lançamento de discos IDE (ou de outros tipos que os substituam no futuro) cada vez mais rápidos. Interface para drives de disquetes Todas as placas de CPU possuem uma interface para drive de disquetes. Seu conector fica no interior do computador, e através dele e de um cabo apropriado, podem ser controlados um ou dois drives de disquetes. Como nenhum computador moderno opera utilizando dois drives de disquetes, já existem algumas placas de CPU com interfaces que não reconhecem um eventual segundo drive. Figura 5.50 Conector da interface para drives de disquetes. Interface para teclado Do ponto de vista eletrônico, as interfaces de teclado de todos os PCs são idênticas. Ficam localizadas na placa de CPU, e seu conector fica na sua parte traseira, ou seja, é acessível pelo painel traseiro do gabinete. Existem entretanto diferenças nos tipos de conectores. As placas mais antigas utilizavam um conector padrão DIN, de 5 pinos. As mais novas utilizam um conector menor, chamado padrão PS/2. Como os teclados são eletronicamente semelhantes e a diferença entre os conectores é apenas física, podemos ligar qualquer tipo de teclado (DIN ou PS/2) em qualquer tipo de placa de CPU. Se os conectores forem diferentes, basta usar um adaptador. Existem duas versões deste adaptador: DIN-PS/2 e PS/2-DIN. Explicando melhor, “placa de CPU com conector DIN para teclado com 5-62 Hardware Total conector PS/2” e “placa de CPU com conector PS/2 para teclado com conector DIN”. Explique ao vendedor na hora de comprar. *** 75% *** Figura 5.51 Conectores da interface para teclado. Interface para joystick A interface para joystick está normalmente localizada na placa de som. Pode também estar localizada na placa de CPU se esta tiver “som onboard”. O seu conector é externo, fica sempre acessível pelo painel traseiro do computador, na placa de som ou na placa de CPU. É um conector do tipo DB-15 fêmea, menor que o conector da impressora (que é DB-25) e maior que os conectores das portas seriais (DB-9). Figura 5.52 Conector da interface para joystick. Neste conector podemos ligar um único joystick, de até 8 botões, ou então ligar dois joysticks, com 2 botões cada um, através de um cabo especial comercializado por algumas lojas (Cabo em “Y” de extensão para joystick). Ao invés do joystick (aquele que possui uma alavanca ou “manche”), encontramos também os chamados joypads (controle de jogo), que não possuem alavanca, e sim um pequeno botão em forma de “+” para Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-63 comandar a direção, similar ao utilizado por consoles de videogames. Um usuário que goste muito de jogos poderá precisar comprar mais de um controle de jogo. Alguns jogos funcionam melhor com joysticks, outros funcionam melhor com joypads. Interfaces onboard A rigor, uma interface “onboard” é qualquer interface localizada na placa de CPU. Desde o início dos anos 80 a interface de teclado é onboard. Nunca foram produzidos PC com interfaces de teclado localizados em uma placa de expansão. Naquela época existiam placas de expansão com interfaces para drives de disquetes, disco rígido, seriais e paralela. Por volta de 1995 tornaram-se comuns as placas de CPU com todas essas interfaces embutidas, exceto a interface de joystick, que permaneceu na placa de som (apenas nas placas de CPU mais recentes a interface de joystick passou a ser incluída). A passagem de uma interface de uma placa de expansão para a placa de CPU tem sempre uma característica: redução de custo sem prejudicar o desempenho. As interfaces seriais, paralelas e de drives de disquetes, por exemplo, apresentam o mesmo desempenho que as equivalentes localizadas em placas de expansão. Já a interface de disco rígido das placas de CPU apresentam desempenho igual ou melhor que as localizadas em placas de expansão. Até as memórias eram no passado localizadas em placas de expansão, e foram transferidas para a placa de CPU, o que resultou em grande aumento de desempenho e redução de custo. Mais recentemente, outras interfaces que antes eram localizadas em placas de expansão foram, não transferidas definitivamente para a placa de CPU, mas passaram a ser oferecidas em duas opções: em placas de expansão, para os PCs mais potentes, e na própria placa de CPU, para os PCs mais baratos. São as interfaces de vídeo, som, modem e rede. Uma placa de CPU com todas essas interfaces embutidas acaba resultando em boa economia, mas o desempenho dessas interfaces nem sempre é satisfatório. Daí surgiram os termos “vídeo onboard”, “som onboard”, e assim por diante. Hoje em dia quando alguém usa o termo “onboard”, está se referindo a essas interfaces. Em muitos casos os circuitos de som, modem e rede onboard são formados por chips similares aos encontrados nas placas de expansão de baixo custo. Algumas dessas placas podem ser vendidas com ou sem esses circuitos (com som ou sem som, com modem ou sem modem, etc.). Não significa que podemos pedir ao vendedor para colocar os chips desejados. As placas saem da fábrica nas versões “com som” e “sem som”, por exemplo. Em uma placa com som onboard vendida “sem som”, fica um espaço vazio onde deveria 5-64 Hardware Total estar o chip de som. O usuário não pode comprar e instalar este chip, deve decidir o que quer na hora da compra. Já os circuitos de vídeo onboard são normalmente localizados no próprio chipset da placa de CPU. Não podemos escolher entre as opções “com vídeo” ou “sem vídeo”. Se uma placa de CPU tem vídeo onboard, ela sempre terá os circuitos de vídeo, não existindo a opção de uma versão sem este chip. Note que nem sempre onboard é sinônimo de ruim. É tecnicamente possível produzir uma placa com som, vídeo, rede e modem onboard de alto desempenho, entretanto o custo não é baixo. Em caso de dúvida, leve em conta que as placas de CPU de menor custo são as que têm circuitos onboard de baixo desempenho. Alguns tópicos avançados Vamos agora complementar este capítulo com mais alguns conceitos avançados que você precisa conhecer. Chipsets Os primeiros PCs tinham, além do processador e das memórias, dezenas de outros chips. Com muitos chips, maiores eram as chances de ocorrerem defeitos, maior era o custo e o tamanho das placas. Vários fabricantes produziram chips especiais que tinham os mesmos circuitos que as dezenas de chips usados nos PCs. Isso resultou em redução de preço, redução de tamanho e aumento da confiabilidade das placas de CPU. Melhor ainda, possibilitou a criação de novas placas mais sofisticadas, com muito mais circuitos, além de serem bem mais rápidas. Esses chips especiais são conhecidos como chipsets. Normalmente são um conjunto de dois ou três chips, que ligados a um processador e às memórias, além de alguns poucos chips especiais, realizam todas as funções de uma placa de CPU. Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-65 Figura 5.53 Chipset. Os principais fabricantes de chipsets para placas de CPU são a Intel, VIA, ALI e SiS. Normalmente a Intel produz os modelos mais avançados, que logo depois são produzidos em versões similares pelos demais fabricantes. A SiS é mais conhecida por produzir chipsets para placas de CPU de baixo custo, estando em geral um passo atrás da Intel, VIA e ALI. Se você vai comprar um PC de baixo custo, é aceitável optar por um modelo com chipset SiS, mas se procura um modelo avançado, escolha uma placa de CPU com chipset Intel, VIA ou ALI. BIOS O BIOS é um programa que fica armazenado em uma memória ROM, localizada na placa de CPU. BIOS significa Basic Input-Output System, ou seja, sistema básico de entrada e saída. É correto dizer “o BIOS”, e não “a BIOS”. Pelo fato de estar armazenado em uma memória ROM, o BIOS não é apagado quando o computador é desligado. Ele é executado assim que o computador é ligado. É o responsável por realizar o teste de memória, ativar as principais interfaces e iniciar a carga do sistema operacional. 5-66 Hardware Total Figura 5.54 Memória ROM da placa de CPU, onde fica armazenado o BIOS. Na mesma ROM onde fica armazenada o BIOS, temos também um programa para definir configurações de hardware. Este programa é chamado CMOS Setup. Nele podemos definir a data e a hora, indicar os discos rígidos presentes e escolher várias opções de funcionamento, como a velocidade das memórias e outros tantos detalhes. DSP e HSP Os modems possuem um chip especial chamado “processador de sinais digitais” (em inglês, digital signal processor, ou DSP). Este chip é na verdade um processador que opera com o seu próprio BIOS e sua própria memória RAM. Seu trabalho é receber os sinais provenientes da linha telefônica, identificar os sinais digitais que representam, realizar a descompressão de dados e a correção de erros. Na transmissão de dados, realiza a conversão dos sinais digitais para o formato analógico, faz a compressão de dados e controla a correção de erros de comunicação. É trabalho suficiente para deixar um processador bastante ocupado. O processador da placa de CPU não precisa se preocupar com esses detalhes. Basta enviar para o modem os dados a serem transmitidos, e o DSP faz todo o trabalho de transmissão. Na recepção, o DSP também faz todo o trabalho, e entrega os dados recebidos para o processador da placa de CPU. Visando reduzir os preços dos modems, vários fabricantes produziram modelos sem DSP. Isso mesmo, eles não têm um processador de sinais digitais para fazer todo o trabalho pesado da comunicação de dados. Este trabalho precisa ser feito pelo processador da placa de CPU, por isso esses modems são chamados de HSP (Host Signal Processor). Também são conhecidos como “soft modems” e “Winmodems”. A desvantagem é que o processador fica com menos tempo disponível para a execução de Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-67 programas, já que precisa fazer o trabalho que seria do DSP. Modems que possuem DSP são mais caros, porém muito melhores. Alguns fabricantes os chamam de “Controller modems”. Ao comprar um modem em uma loja, você irá constatar que os vendedores não sabem a diferença. Costumam usar o termo “modem para 486”, para designar os modelos com DSP. São chamados assim porque os soft modems requerem processadores bem rápidos para fazer o trabalho que seria do DSP, portanto não funcionam em PCs 486. Memória virtual Digamos que o seu computador tenha apenas 32 MB de memória, mas que você vai executar vários programas ao mesmo tempo, que necessitariam juntos de 80 MB. Antigamente quando tentávamos executar um programa e não existia memória livre, aparecia uma mensagem de erro: memória insuficiente. Sistemas operacionais que permitem executar vários programas ao mesmo tempo utilizam um artifício para contornar a situação. Normalmente o usuário não opera vários programas ao mesmo tempo, e sim deixa alguns programas parados enquanto envia comandos para outro. Os programas que estão parados não precisam ser finalizados, e nem precisam ficar ocupando espaço na memória. A área de memória que estão usando pode ser copiada para uma área especial do disco rígido, chamada “arquivo de permuta” (swap file). Este arquivo pode ser bem maior que a memória real instalada no computador. Com isso temos a sensação que a quantidade de memória é bem maior. Esta é entretanto uma memória virtual. Sempre que o processador precisa executar trechos de programas que estão no arquivo de permuta, precisa encontrar uma área de memória real (RAM) livre para copiar as informações, para só então processá-las. Quando um computador usa muito a memória virtual, acaba ficando muito lento, devido à grande quantidade de acessos a disco. Melhor seria instalar mais memória RAM. Com mais memória disponível, menor será a necessidade de usar a memória virtual, e o desempenho do PC será melhor. Driver Não confunda “driver” com “drive”. É correto dizer “drive de disquetes” ou “drive de CD-ROM”. O drive é uma unidade na qual são colocados discos ou outro meio de armazenamento de dados. Já o termo “driver” é algo completamente diferente. Trata-se de um software que faz com que o sistema operacional utilize um determinado dispositivo de hardware. Para uma impressora funcionar, é preciso que seja instalado o seu driver, para uma 5-68 Hardware Total placa de vídeo funcionar é preciso que seja instalado o seu driver, para que os dispositivos da placa de som funcionem, é precisam que sejam instalados os seus drivers. É muito comum as pessoas confundirem os dois termos. Na tradução do filme “Assédio Sexual”, o Micheal Douglas diz para Demi Moore que “os drivers têm que ser de no mínimo 100 ms...”. Ele estava falando sobre drives de CD-ROM, então deveria ter sido traduzido como “drives”, e não “drivers”. Sempre que compramos um dispositivo de hardware, ele vem acompanhado com um disquete ou CD-ROM no qual está o driver que permite o seu funcionamento no Windows e em outros sistemas operacionais. Muitos sistemas, como é o caso do Windows, já são acompanhados de drivers para centenas de dispositivos de hardware. Quando o sistema não possui os drivers apropriados, temos que utilizar aqueles que os fabricantes fornecem, no disquete ou CD que acompanha o dispositivo de hardware que queremos instalar. Em alguns casos de mau funcionamento, os problemas são resolvidos através da instalação de drivers atualizados. Todos os fabricantes disponibilizam através dos seus sites na Internet, drivers atualizados para seus produtos, nos quais eventuais problemas são corrigidos. VGA e Super VGA Desde os anos 80 existem placas de vídeo e monitores VGA. Tanto as placas como os monitores operavam com resolução máxima de 640x480, porém com apenas 16 cores. Podiam utilizar até 256 cores, desde que a resolução fosse mais baixa: 320x200, normalmente utilizada por jogos. No final dos anos 80 surgiram placas de vídeo capazes de operar com 256 cores também na resolução de 640x480, depois em 800x600 e 1024x768. Qualquer placa de vídeo capaz de operar com resoluções maiores de 640x480, e com mais de 16 cores nessas resoluções, era chamada de Super VGA (SVGA). Alguns fabricantes usavam nomes parecidos, como Ultra VGA, Hiper VGA, ou até VGA Wonder (VGA Maravilha). Todas podem ser informalmente chamadas de Super VGA. Atualmente todas as placas de vídeo são SVGA, porém bem mais avançadas. Alguns fabricantes mais modestos continuam chamando suas placas e monitores de VGA, mas como os modos gráficos são superiores aos das placas VGA originais, o correto seria chamá-los de Super VGA. Monitor não entrelaçado Os primeiros monitores Super VGA chegavam no máximo à resolução de 800x600, com alguma cintilação. Não conseguiam chegar à resolução de 1024x768, pois a cintilação seria insuportável. Além disso perderiam o Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-69 sincronismo se os fizéssemos operar nessas resoluções. Para permitir o uso da resolução de 1024x768 nesses monitores antigos, os fabricantes de placas de vídeo utilizaram o chamado modo entrelaçado. Consiste em usar a resolução de 1024x768, mas formando inicialmente as 384 linhas ímpares, depois as 384 linhas pares, e assim sucessivamente. Assim os monitores conseguiam operar com 1024x768, apesar de ser no modo entrelaçado. A qualidade da imagem é bastante inferior. Os fabricantes de monitores produziram modelos capazes de operar com 1024x768, sem usar a varredura entrelaçada. A imagem ficava melhor, mais nítida e estável. Eram chamados de monitores não entrelaçados. Até hoje encontramos esses termos em uso. Um monitor não entrelaçado oferecerá imagem melhor nas resoluções mais altas. Isto não chega a ser uma vantagem nos dias atuais, pois praticamente todos os monitores são “não entrelaçados”. Monitor digital O monitor digital é aquele que possui controles frontais digitais. Os monitores antigos possuíam potenciômetros para controlar o brilho, contraste, largura e altura, linearidade da imagem, etc. Praticamente não existem mais monitores assim. Os modelos atuais possuem botões que indicam cada função, e controles “+” e “-“ para aumentar ou diminuir cada característica da imagem, da mesma forma como temos botões “+” e “-“ para aumentar e diminuir volume, brilho, contraste, nitidez e outras características nos atuais aparelhos de TV. Figura 5.55 Controles de um “monitor digital”. 5-70 Hardware Total Gerenciamento de energia Antigamente os aparelhos eletrônicos só podiam assumir dois estados: ligado e desligado. Aos poucos surgiram aparelhos que usavam um terceiro estado: standby, ou estado de espera. Neste estado, o equipamento fica parcialmente ligado, pronto para receber comandos, mas com seus principais componentes consumidores de energia desligados. Este estado foi introduzido também nos computadores, primeiro nos portáteis, pois a economia de energia é importante para aumentar a duração das baterias, depois nos computadores de mesa. Hoje todos os PCs possuem funções de gerenciamento de energia, e podem ser colocados no estado de espera. Podemos programar o PC para, em caso de inatividade prolongada (isto é, se ficarmos muito tempo sem usar o teclado e o mouse), entrar no modo de espera. Podemos ainda usar o botão liga/desliga, não para ligar e desligar o computador, mas colocá-lo e retirá-lo do modo de espera. Quando o PC é colocado em modo de espera, o conteúdo da memória é preservado, o processador paralisa suas atividades e quase todos os circuitos são desligados. Ao pressionarmos uma tecla, ou movermos o mouse, ou pressionarmos o botão liga/desliga, o PC precisará apenas de 5 ou 10 segundos para voltar ao estado “ligado”, sem precisar passar pelo demorado processo de boot. ISDN Linhas ISDN são bem parecidas com as linhas telefônicas, porém são mais rápidas e possuem confiabilidade maior. Ao contrário das linhas telefônicas comuns, as linhas ISDN foram criadas especificamente para transmitir dados digitais. A taxa de transmissão dessas linhas é de 128 kB/s, e não sofrem dos vários problemas pelos quais passam as linhas comuns. Essas são as verdadeiras linhas digitais, usadas por empresas que precisam de conexões com alta confiabilidade. As linhas telefônicas comuns, porém de centrais mais novas, que são chamadas na gíria de “linhas digitais”, na verdade não são digitais, e sim analógicas. A diferença é que as suas centrais telefônicas são digitais, portanto seria certo chamá-las de “linhas de central digital”. As linhas ISDN são verdadeiramente, e totalmente digitais. Para usá-las é preciso utilizar um modem ISDN. Este tipo de modem é bastante caro, e o custo dessas linhas também é bastante elevado. O custo alto só é justificado para empresas que precisam de conexões de alta confiabilidade. Entretanto com a expansão das telecomunicações, é certamente teremos em breve linhas ISDN de baixo custo, além de outros meios de comunicação de alta velocidade e preços acessíveis para o grande público. Desfragmentação Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-71 A desfragmentação é uma espécie de “arrumação na bagunça do disco rígido”. A bagunça começa quando começamos a excluir arquivos. Quando um arquivo é excluído, o espaço antes ocupado fica livre para a gravação de novos arquivos. Suponha que você apagou três arquivos localizados em áreas diferentes do disco, um arquivo A com 100 kB, outro B com 200 kB e outro C com 400 kB. Digamos agora que precisamos gravar um novo arquivo D, com 800 kB. Este arquivo começará a ser gravado no primeiro espaço disponível, que é a lacuna antes ocupada pelo arquivo A. Como esta lacuna tem apenas 100 kB, apenas os primeiros 100 kB do arquivo D serão gravados na mesma. O restante do arquivo continuará sendo gravado em outras áreas. Portanto 200 kB do arquivo D serão gravados na lacuna antes ocupada por B, os 400 kB seguintes ficarão onde antes estava C, e os 100 kB restantes ficarão em outra área disponível no disco. O arquivo D foi então gravado de forma fragmentada, em 4 áreas diferentes. Em um primeiro momento, o usuário não precisa se preocupar com este fato. Quando este arquivo é acessado, o sistema operacional fica encarregado de encontrar suas partes e carregar na memória RAM de forma correta. A desvantagem é que o tempo de carga deste arquivo será maior. Os arquivos armazenados de forma contígua, ou seja, em uma única área, são acessados de forma mais rápida. Por isso é altamente recomendável que usemos periodicamente um programa desfragmentador, como o que acompanha o Windows. Esses programas encontram os arquivos fragmentados e os gravam em outros locais de modo que fiquem em áreas contíguas, não fragmentadas. Como resultado, o computador fica mais rápido, já que o seu acesso a disco fica mais eficiente. FAT32 Você provavelmente já ouviu falar em FAT32. Trata-se de uma forma de organizar os arquivos em um disco rígido. Antes dela era utilizada a FAT16, e a sua principal desvantagem era que não podia operar com discos rígidos com mais de 2 GB. Se um disco rígido tivesse capacidade maior que esta, precisava ser dividido em dois ou mais drives lógicos. Por exemplo, um disco de 6 GB era normalmente dividido em três drives (C, D e E) de 2 GB cada. A FAT32 não possui mais esta limitação, podemos ter discos de capacidades bem mais elevadas, sem a necessidade de dividi-los. Vírus de computador Vírus de computador não são organismos vivos, como os que atacam animais e plantas. Tratam-se de programas feitos por programadores de má índole (para não dizer coisa pior), que têm como objetivo principal causar 5-72 Hardware Total danos aos dados do computador, e como segundo objetivo, propagar-se para outros computadores, tudo isso sem que o usuário perceba. A infecção se dá através de um disquete contaminado, através de sites da Internet com conteúdo pouco recomendável (por exemplo, sites dedicados a dar dicas sobre pirataria), e o modo mais comum, a propagação através de e-mail. Os usuários principiantes deveriam ser avisados que quando recebem um e-mail de remetente desconhecido, contendo um arquivo anexo, este arquivo pode ser um vírus. Alguns usuários desavisados recebem e-mails contendo arquivos anexos com nomes sugestivos, como TIAZINHA.JPG ou FEITICEIRA.JPG, e ao abrirem o arquivo para visualização, estão na verdade ativando o vírus. Algumas precauções básicas podem ser tomadas para não ter o computador contaminado com vírus. Use um bom programa anti-vírus, não abra arquivos anexos de forma indiscriminada, principalmente quando forem de remetente desconhecido, e não navegue por sites de hackers, crackers e piratas de software. Formatação de discos Formatar um disco é fazer uma demarcação magnética das trilhas e setores nas quais serão gravados os dados. Disquetes e discos rígidos usam setores de 512 bytes, mas outros tipos de disco podem usar setores de tamanhos diferentes. É o caso dos discos CD-RW, que usam setores de grande tamanho, como 64 kB. Discos rígidos são formatados na fábrica, e o usuário não pode formatá-los. O único tipo de formatação que o usuário faz em um disco rígido é a chamada formatação lógica. Esta formatação não cria trilhas e setores, apenas apaga os diretórios e a tabela de alocação de arquivos, e faz uma verificação em todos os setores do disco, à procura de erros, sem entretanto fazer a magnetização dos setores. Esta magnetização não é necessária, pois os setores continuam no mesmo lugar. Quando novos dados forem gravados, os setores já existentes estarão disponíveis e serão preenchidos com esses novos dados. Já os disquetes e os discos CD-RW podem ser formatados logicamente ou fisicamente. A formatação física, ou incondicional, cria novamente as trilhas e setores. De um modo geral, não é necessário fazer formatação física diversas vezes, basta uma. Nas vezes seguintes, podemos fazer a formatação lógica e rápida, que somente apaga o diretório e FAT, e demora apenas alguns segundos. Cache de disco Nem toda a memória disponível em um computador é usada para armazenar programas e dados. Uma parte dela é usada para acelerar o desempenho do disco rígido e do drive de CD-ROM. O método usado para melhorar o desempenho é muito simples. Quando dados são lidos do disco rígido, eles Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-73 não são imediatamente entregues ao programa que os solicitou. Esses dados vão inicialmente para uma área de memória, chamada cache de disco, para depois serem transferidos. Se depois de executar um programa ou acessar um arquivo, o usuário pede novamente a execução do mesmo programa e a leitura dos mesmos dados, existe uma chance de que a cópia desses dados ainda esteja na cache. Sendo assim, não precisa fazer o acesso a disco, pode pegar os dados diretamente na memória, o que é muito mais rápido. Uma outra forma de aceleração da cache é a leitura antecipada. Quando um programa pede a leitura de um pequeno trecho de um arquivo, o sistema operacional lê este trecho, entrega-o ao programa que o solicitou e comanda a leitura dos trechos seguintes. Existe uma grande chance do programa que pediu a leitura de uma área (por exemplo, o início de um arquivo), pedir logo depois a área seguinte do mesmo arquivo (meio e fim). Com a leitura antecipada, o programa receberá mais rapidamente os dados pedidos. É feita a leitura de um grande bloco de dados, e o primeiro deles é entregue ao programa. Quando o programa pedir os dados seguintes, eles já terão sido lidos. O Windows é suficientemente esperto para, quando tem muita memória livre, usá-la ao máximo como cache de disco, e à medida em que os programas precisam de mais memória, liberar áreas de memória antes usadas como cache para os programas. Utilitários e aplicativos Existem vários tipos de programas, e muitos deles podem ser divididos em duas classes: utilitários e aplicativos. Os aplicativos são os programas que dão ao computador alguma utilidade. Editores de texto, editores gráficos, jogos, navegadores, programas de correio eletrônico são alguns exemplos de aplicativos. Já os utilitários são programas que, apesar do seu nome, não têm para o usuário uma utilidade direta, e sim servem para manter o computador funcionando de forma mais segura e eficiente. Programas anti-vírus, programas para formatação de disco, desfragmentadores de disco e programas de backup são alguns exemplos de utilitários. Nenhum usuário de computador vai passar o tempo todo fazendo backup, checando vírus, formatando e desfragmentando discos. Ele fará essas coisas periodicamente, em uma pequena parte do tempo, apenas para manter o computador em ordem. DirectX Se você gosta de jogos, não pode passar sem conhecer o DirectX. Trata-se de um conjunto de funções que permitem aos jogos terem acesso direto aos 5-74 Hardware Total hardware, possibilitando assim que esses jogos operem de forma extremamente rápida. Antes de existir o DirectX, os jogos acessavam o hardware como outro programa qualquer, passando por toda a “burocracia” do sistema operacional. Este método de acesso “burocrático” é adequado para programas que geram poucos movimentos na tela e que recebem dados em baixa velocidade a partir do teclado e mouse. Já os jogos de ação precisam gerar imagens bastante rápidas, gerar sons sincronizados com os movimentos, receber comandos a partir de joysticks e através de uma rede (muitos jogos permitem múltiplos jogadores, que podem operar em conjunto graças à rede). A Microsoft desenvolveu então o DirectX, composto de várias partes: DirectDraw - acesso direto à placa de vídeo para gráficos 2D Direct3D - acesso direto à memória de vídeo para gráficos 3D DirectSound - acesso direto à placa de som DirectPlay - acesso direto a rede Direct Input - acesso direto a joysticks e outros dispositivos de entrada Este padrão possibilitou a criação de milhares de jogos para Windows. Antes disso os jogos para Windows eram muito lentos, e as empresas que os criavam eram obrigadas a utilizar o MS-DOS para conseguir mais velocidade. Hoje não são mais lançados jogos para MS-DOS, apenas para Windows, e usando o DirectX. O usuário deve sempre manter no seu computador a versão mais nova do DirectX. Quando instalamos um jogo, normalmente é feita a instalação do DirectX, caso a versão existente no CD do jogo seja mais nova que a instalada no computador. O usuário também pode ir direto ao site da Microsoft, em www.microsoft.com/directx para obter a versão mais nova do DirectX. Direct3D, Glide e OpenGL O Direct3D é a parte do DirectX dedicada à geração de imagens tridimensionais. Dizemos que é uma API gráfica 3D (Application Programming Interface). A maioria dos jogos usam a API Direct3D, mas existem outras duas importantes: Glide e OpenGL. O Glide é a API nativa das placas 3D produzidas pela 3DFx, até pouco tempo atrás um dos maiores fabricantes de chips gráficos 3D. São as placas conhecidas como Voodoo, bastante comuns no mercado, apesar de caras. Placas Voodoo devem operar preferencialmente com o Glide, mas também podem operar com Direct3D e OpenGL, apesar do Glide oferecer melhores resultados. A maioria dos jogos que opera com Glide, opera também com Direct3D. Os fãs de jogos de corridas normalmente preferem as placas Voodoo, já que a maioria desses Capítulo 5 – Anatomia de um PC 5-75 jogos, apesar de funcionarem com o Direct3D, são otimizados para o sistema Glide. A outra API importante é o OpenGL. É usada para a geração de gráficos 3D em programas para uso profissional, como CAD em geral, mas muitos jogos modernos o estão utilizando, devido à melhor qualidade das suas imagens. O OpenGL tem como prioridade a precisão na representação de imagens, e não a velocidade. Alguns jogos podem operar com OpenGL, mas ficam um pouco lentos. Se a placa de vídeo e o processador forem bastante rápidos, o problema da lentidão é resolvido, e os gráficos são fantásticos. Atualmente a maioria das placas 3D é acompanhada de drivers para Direct3D e OpenGL. As placas Voodoo são compatíveis com Glide, Direct3D e MiniGL, uma porção do OpenGL utilizada em jogos. /////////// FIM ///////////////////////// Capítulo 6 Processadores descontinuados Para entender a fundo os processadores modernos, você precisa estudar também este capítulo sobre processadores mais antigos. Aqui explicarmos todos os avanços tecnológicos que foram introduzidos ao longo do tempo, avanços esses presentes nos modelos modernos. Portanto não deixe de ler este capítulo. Dedicamos este capítulo ao estudo dos processadores que já saíram de linha. Mesmo não usando esses processadores em PCs novos, um especialista em hardware deve estar apto a lidar com modelos antigos. Incluímos neste capítulo o Intel Celeron, que apesar de não ter ainda saído de linha, poderá sair muito em breve. Era pré-Pentium Comecemos com os processadores produzidos antes do Pentium. São processadores que reinaram entre 1980 e 1995, aproximadamente. Na segunda parte deste capítulo abordaremos os processadores Pentium e compatíveis, e finalmente os derivados da arquitetura P6 (Pentium Pro, Pentium II e Celeron). Processadores de 8 bits Esses processadores reinaram durante os anos 70, e ainda foram bastante utilizados até meados dos anos 80. A maioria deles tinha barramento de dados com 8 bits, barramento de endereços de 16 bits (podiam endereçar até 64 kB de memória) e operavam com clocks inferiores a 5 MHz. Eram 6-2 Hardware Total milhares de vezes mais simples que os processadores atuais. Alguns exemplos: 4004 – Este foi um dos primeiros processadores da Intel. Era um processador de 4 bits, e era capaz de executar aplicações simples, como calculadoras eletrônicas. Figura 6.1 Foto do interior do processador 4004. Processador 4004 Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock MIPS 1971 2300 10  4 bits 10 bits 640 bytes 0,1 MHz 0,06 A tabela acima mostra algumas características do processador 4004. Seus minúsculos transistores mediam 10 microns, ou seja, 1 centésimo de milímetro. Parecem bem pequenos, mas ainda são 100 vezes maiores que os encontrados nos processadores atuais. Note que além do clock do processador, a tabela indica também a sua velocidade medida em MIPS (milhões de instruções por segundo). 8008 – Primeiro processador Intel de 8 bits. Era bem superior ao 4004, e foi utilizado nos primeiros microcomputadores. Ainda eram extremamente caros, portanto não estavam ao alcance do grande público. Eram usados em Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-3 calculadoras, terminais de vídeo, máquinas industriais e aplicações que envolviam manipulação de caracteres. Figura 6.2 Interior do processador 8008. Processador 8008 Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock MIPS 1972 3500 10  8 bits 14 bits 16 kB 0,2 MHz 0,06 8080 – Este foi o primeiro processador de 8 bits a fazer sucesso comercial. Era mais poderoso que o 8008, e seu custo era menor. Foi muito usado em microcomputadores simples, equipados com modestas quantidades de memória. O principal microcomputador a utilizá-lo foi o Altair 8080, o primeiro de todos os PCs. Eram programados em linguagens BASIC e Assembly. Nesta época não existiam programas prontos, como utilitários e aplicativos. Cabia ao usuário criar os programas de seu interesse. 6-4 Hardware Total Figura 6.3 Interior do processador 8080. Processador 8080 Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock MIPS Consumo 1974 6000 6 8 bits 16 bits 64 kB 2 MHz 0,64 1,5 W Na época do 8080, a AMD era uma parceira da Intel, que atuava como second source. A AMD fabricada sob licença da Intel, processadores semelhantes. O 8080 era fabricado pela AMD com o nome de AM9080. 8085 – Este processador era basicamente um 8080 com alguns pequenos melhoramentos. Era um pouco mais rápido (1,25 MHz) tinha entradas diretas para 4 interrupções, sem a necessidade de uso de um controlador de interrupções externo, e incorporava dois pinos (SID e SOD) para transmissão e recepção de dados seriais, dispensando o uso de uma interface serial avulsa. Também tinha barramento de dados de 8 bits e endereços com 16 bits, tal qual o 8080. Além disso, suas instruções eram inteiramente compatíveis com as do 8080. Utilizava uma única tensão de alimentação com +5 volts, ao contrário do 8080, que exigia duas tensões: +5 e +12 volts. Processador 8085 Capítulo 6 – Processadores descontinuados Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock MIPS Consumo 6-5 1976 6500 3 8 bits 16 bits 64 kB 5 MHz 0,37 1,5 W Z80 e NSC800 – O Z80 foi um processador criado pela Zilog, empresa que na época era concorrente da Intel. Era totalmente compatível com o 8080 em termos de software, ou seja, qualquer programa que funcionava no 8080, funcionava também no Z80. Apesar de também ter barramento de dados com 8 bits e endereços de 16 bits, o Z80 tinha várias novas instruções que não estavam presentes no 8080 (158 instruções, contra apenas 78 do 8080). Utilizando essas instruções era possível criar programas mais rápidos e mais compactos. O Z80 fez um sucesso comercial maior que o do 8080 e do 8085, e passou a ser utilizado em vários microcomputadores, como o TRS-80 e o Sinclair. A maioria dos microcomputadores de 8 bits produzidos no Brasil até meados dos anos 80 eram cópias do TRS-80. O NSC800 era um processador similar ao Z80, produzido pela National. Executava as mesmas instruções do Z80, mas era compatível pino a pino com o 8085. Desta forma, computadores baseados no 8085 podiam ter em seu lugar o NSC800. Processadores Z80 e NSC800 Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock 8 bits 16 bits 64 kB 4 MHz A Zilog criou um processador de 16 bits, o Z8000, melhor que o 8086 e o 8088 da Intel. O sucesso da Intel foi devido ao fato de ter sido escolhida pela IBM para fornecer os processadores para o IBM PC. Ainda hoje a Zilog está no mercado, produzindo processadores e chips para uso em controle de processos e automação. O Z80 atual é produzido em várias versões, com clocks de até 33 MHz. Existem versões que são acompanhadas de vários dispositivos, como interfaces seriais, paralelas, controladores de DMA, controladores de interrupções, memórias RAM e ROM, todas em um único chip. Isto torna as novas versões do Z80 ideais para a implementação de pequenos circuitos computadorizados para uso em controle e automação. 6-6 Hardware Total MC6800 – Este era um processador de 8 bits produzido pela Motorola. Tinha poder de processamento comparável ao do 8080, mas teve pouco sucesso comercial. O MC68000, seu sucessor de 16 bits, era mais poderoso que o 8086 da Intel. Foi escolhido pela Apple para uso nos computadores Macintosh. Os novos processadores utilizados nas versões mais novas dos MAC’s, são na verdade sucessores do MC68000. 6502 – Produzido pela MOS Technology, este processador de 8 bits fez grande sucesso, pois foi utilizado nos computadores Apple. O Apple foi o primeiro computador pessoal a ser vendido em larga escala. Seu sucesso motivou a IBM a criar seu próprio PC. Os computadores hoje conhecidos como MAC’s são descendentes do Apple, enquanto os PCs são descendentes do velho IBM PC. Portanto, os dois microcomputadores de maior sucesso no início dos anos 80 deram origem aos microcomputadores que estão hoje no mercado. O assunto é interessante, mas como este livro trata sobre PCs, vamos deixar os processadores de 8 bits como curiosidades históricas. 8086 Antes do lançamento do 8086, reinavam os processadores de 8 bits. No final dos anos 70, a Intel, principal fabricante de processadores (como é até hoje) lançou o 8086, o primeiro processador de 16 bits. Operava interna e externamente com 16 bits, possuía um barramento de endereços com 20 bits, através do qual podia acessar até 1 MB de memória, o que era uma capacidade espantosa para a época. Inicialmente lançado em uma versão de 5 MHz, o 8086 era consideravelmente mais veloz que os processadores de 8 bits. Posteriormente foi produzido nas versões de 8 e 10 MHz. O 8086 era cerca de 10 vezes mais veloz que o 8080, apesar do seu clock ser apenas 5 vezes superior, graças à sua arquitetura mais avançada de 16 bits, contra apenas 8 do 8080. Era usado principalmente em microcomputadores. 8086: 5 MHz 8086-2: 8 MHz 8086-1: 10 MHz Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-7 Figura 6.4 Interior do processador 8086. Processador 8086 Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock MIPS Consumo 1978 29.000 3 16 bits 20 bits 1 MB 10 MHz 0,75 2,5 W O 8086 podia (assim como também ocorria com o 8088) operar em conjunto com um chip auxiliar, dedicado à execução de operações matemáticas complexas. Era o 8087, também chamado de processador (ou coprocessador) matemático ou aritmético. O 8087 era muito caro, e só era utilizado em computadores dedicados a aplicações científicas e de engenharia. 8088 O 8088 era internamente um processador quase idêntico ao 8086, mas externamente, tinha uma diferença fundamental: seu barramento de dados operava com 8 bits, ao invés de 16. Portanto, o 8088 era uma versão “júnior” do 8086. Pelo fato de usar um barramento de dados com 8 bits, podia operar 6-8 Hardware Total com todo o hardware para 8 bits existente na sua época: placas, memórias e chips em geral. Este processador foi escolhido pela IBM para ser usado no seu IBM PC, no início dos anos 80. Pouco tempo depois, a IBM lançou uma versão melhorada do IBM PC. Era chamado de IBM PC XT (XT significa Extended Technology). Sua tecnologia estendida consistia no uso de um disco rígido de 10 MB (o PC original só podia armazenar dados em disquetes ou em fita cassete), e uma maior quantidade de memória RAM: incríveis 256 kB !!! Durante os anos 80, o IBM PC XT foi o microcomputador mais utilizado em todo o mundo. Mesmo após o lançamento do IBM PC AT, equipado com o processador 80286, o XT continuou fazendo muito sucesso devido ao seu custo mais baixo. Tanto o 8086 como o 8088 foram lançados inicialmente em versões de 5 MHz. Com o passar do tempo, a Intel lançou o 8086-2 e o 8088-2 (operavam com 8 MHz), e depois o 8086-1 e o 8088-1 (10 MHz). A IBM não utilizou esses processadores em novas versões do XT, já que estava preocupada em promover o IBM PC AT, que era muito mais veloz. Entretanto, os fabricantes de “clones” do PC (ou seja, computadores compatíveis com o IBM PC, mas fabricados por outras empresas) lançaram os chamados XTs Turbo, operando com 8 e 10 MHz. Figura 6.5 Um processador 8088. Processador 8088 Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços 1979 29.000 3 8 bits 20 bits Capítulo 6 – Processadores descontinuados Capacidade de endereçamento Clock MIPS Consumo 6-9 1 MB 10 MHz 0,75 2,5 W NEC V-20 e V-30 No final dos anos 80, a NEC lançou processadores inteiramente compatíveis com o 8086 e o 8088, a nível de software e de hardware, porém sensivelmente mais velozes. São os velhos NEC V-20 (similar ao 8088) e o NEC V-30 (similar ao 8086). Muitos XTs foram vendidos naquela época, equipados com o V-20, e alguns até mesmo usando o V-30. Terminada a época dos XTs, terminou também a atuação da NEC no mercado de processadores para PCs. 80286 Alguns anos depois do lançamento do 8086 e do 8088, a Intel finalmente lançou um processador bem mais avançado, o 80286. Foi inicialmente lançado em uma versão de 6 MHz, e depois nas versões de 8, 10 e 12 MHz. Com 8 MHz, era quase 6 vezes mais veloz que o 8088 usado no IBM PC XT. A IBM utilizou este processador no seu novo PC, o IBM PC AT (AT significa Advanced Technology). Possuía uma configuração relativamente avançada, se comparado com um XT. Sua memória poderia chegar, através de placas de expansão apropriadas, a até 16 MB. Naquela época, o hardware sempre andava à frente do software, ou seja, mesmo os sistemas operacionais e softwares mais avançados não chegavam a explorar todo o potencial do hardware existente. Mesmo podendo chegar a 16 MB, durante muitos anos reinaram os micros com 640 kB, quantidade de memória mais que suficiente para executar os softwares dos anos 80. A Intel deixou de produzir o 286 quando o 386 passou a dominar o mercado, mas outras empresas como a AMD e a Harrys, sob licença da Intel, continuaram produzindo processadores 286, com clocks superiores, como 16 e 20 MHz. 6-10 Hardware Total Figura 6.6 Processador 80286 de 20 MHz, fabricado pela Harris, sob licença da Intel. Da mesma forma como foram criados clones do IBM PC XT, isto também ocorreu com o IBM PC AT. No final dos anos 80, as revistas especializadas em informática estavam repletas de anúncios de PCs classe AT, muito mais velozes que os da IBM, em versões de 8, 10, 12 , 16 e 20 MHz. Figura 6.7 Interior de um processador 80286. Processador 80286 Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento 1982 134.000 1,5  16 bits 24 bits 16 MB Capítulo 6 – Processadores descontinuados Clock MIPS Consumo 6-11 20 MHz 3 3,3 W O 80286 podia operar em conjunto com um coprocessador aritmético. Inicialmente utilizava o 8087, o mesmo coprocessador utilizado com o 8086. Posteriormente a Intel criou o 80287, coprocessador matemático próprio para o 286. 386DX Ao ser lançado, este chip chamava-se 80386. Isto ocorreu em meados dos anos 80, mas somente por volta de 1990 tornaram-se comuns os PCs que utilizavam este processador. O 80386 abriu a era dos 32 bits em micros da classe PC. Durante o seu ciclo de vida, foi lançado em versões de 16, 20, 25, 33 e finalmente 40 MHz. Entre 1992 e 1993, quando começou a popularização dos PCs no Brasil, eram comuns os equipados com o 386DX-40. Figura 6.8 Processador Am386DX-40. Para facilitar a transição das plataformas de 16 bits para 32 bits, a Intel lançou uma versão simplificada do 80386, chamado de 80386SX. Internamente, o 80386SX operava com 32 bits, mas externamente com apenas 16. Depois disso, o 80386 original, com 32 bits internos e externos, passou a ser chamado de 80386DX. 6-12 Hardware Total Figura 6.9 Interior de um processador 80386. Processador 80386 Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock MIPS Consumo 1985 275.000 1,5  / 1  32 bits 32 bits 4 GB 16 – 40 MHz 6 – 15 2,5 W O 386DX podia opcionalmente operar em conjunto com o 387DX, o seu coprocessador aritmético. 386SX O 386SX é a versão “júnior” do 80386. Por dentro, ele é idêntico ao 80386. Possui os mesmos circuitos e executa as mesmas instruções, de 8, 16 e 32 bits. A diferença está no barramento de dados, que opera com 16 bits, ao invés dos 32 bits usados pelo 80386 original, que passou a chamar-se 386DX. Além do barramento de dados com 16 bits, existe ainda mais uma diferença. Seu barramento de endereços, apesar de possuir 32 bits, utiliza apenas 24, o que limita seu espaço de endereçamento a apenas 16 MB. Isto não chegou a Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-13 ser nenhum problema, pois na sua época, raros eram os PCs que usavam mais de 4 MB de memória. Processador 80386SX Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock MIPS Consumo 1988 275.000 1,5  / 1  16 bits 24 bits 16 MB 16 – 40 MHz 4 - 10 2,5 W O 386SX podia opcionalmente operar em conjunto com o 387SX, o seu coprocessador aritmético. 486DX Na sua versão inicial, lançada em 1989, o 80486 operava com um clock de 25 MHz. Era cerca de duas vezes mais rápido que o 386DX-25, e 40 vezes mais rápido que o 8088 usado nos primeiros XTs. Em seu interior, apresentava duas grandes inovações: um coprocessador matemático interno, e 8 kB de memória cache interna. Em muitos aspectos, o 80486 pode ser considerado como uma versão moderna do 386DX. Executa todas as suas instruções, possui barramentos de dados e de endereços com 32 bits, características comuns a todos os processadores da família 486, o que inclui o 486SX, 486DX2, 486SX2 e 486DX4. A Intel lançou posteriormente versões de 33 e de 50 MHz. A AMD e a Cyrix lançaram tempos depois os seus próprios processadores 486. Entre eles, o Am486DX-40 (40 MHz) e o Cx486DX-40 (40 MHz). Entretanto, a estória não parou por aí. Tanto a Intel como a AMD e a Cyrix continuaram a lançar vários tipos de 486, como veremos a seguir. 6-14 Hardware Total Figura 6.10 Interior de um processador 486. Processador 80486DX Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock MIPS Consumo 1989 1.200.000 1  / 0,8  32 bits 32 bits 4 GB MB 25 – 50 MHz 20 – 40 3a6W 486SX Muitos dizem que o 486SX foi um erro cometido pela Intel. Este processador era uma versão simplificada do 80486: não possuía o coprocessador matemático interno. Seu objetivo era competir com os processadores Am386DX-40, que estavam fazendo um grande sucesso. Assim como o 80486 original (que passou a chamar-se 486DX), o 486SX também possui 8 kB de cache interna e barramentos de dados e endereços com 32 bits. Estava disponível nas versões de 25 e 33 MHz. Um usuário interessado em acrescentar um coprocessador matemático ao 486SX poderia perfeitamente fazê-lo. Bastava adquirir um 487SX, que para todos os efeitos, era o “coprocessador aritmético” do 486SX. As placas de CPU baseadas no 486SX em geral possuíam um soquete pronto para a instalação deste chip. Entretanto, este tipo de instalação não era nada vantajosa do ponto de vista financeiro. Era mais barato adquirir uma placa de CPU equipada com o 486DX. O 486SX tanto foi considerado um erro, que Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-15 os concorrentes da Intel (AMD e Cyrix) não lançaram processadores equivalentes. Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock MIPS Consumo 1991 900.000 1  / 0,8  32 bits 32 bits 4 GB MB 16 – 33 MHz 13 – 27 3a6W 486DX2 O 486DX2 inaugurou uma característica de hardware que está presente até hoje nos modernos processadores. Há muito tempo os processadores já evoluíam muito mais que as memórias. Quando chegou o 486DX-50, o desequilíbrio tornou-se muito crítico. Apesar de ser tecnologicamente viável, seguro e estável um processador operar internamente a 50 MHz, era muito difícil, com a tecnologia da época (1992), uma placa de CPU funcionar com uma freqüência tão elevada. Tanto as memórias como os chipsets não podiam suportar de forma segura o funcionamento a 50 MHz. O resultado é que as placas de CPU baseadas no 486DX-50 eram muito problemáticas, apresentando baixa confiabilidade, e em alguns casos, desempenho similar ao das placas de 33 MHz. Para resolver esses problemas, a Intel utilizou dois clocks separados, um para o funcionamento interno do processador, e outro para o funcionamento externo. Todas as operações eram realizadas internamente comandadas por um clock de 50 MHz, enquanto externamente tudo ocorria à velocidade de 25 MHz. Isto resolveu todos os problemas decorrentes da elevada velocidade externa ao processador, e curiosamente não causou queda de desempenho. Mesmo acessando a memória de forma duas vezes mais lenta, ainda assim esta nova versão do 486 era capaz de manter a cache interna sempre com instruções prontas para serem executadas. Este chip foi chamado de 486DX2-50. A Intel parou então de produzir o 486DX-50, ficando apenas com a versão DX2. Foram mantidos o 486DX-33 e o 486DX-25. Logo depois, a Intel lançou o 486DX2-66. Este processador foi o mais usado nos PCs durante 1994. Este aumento de vendas ocorreu quando seus preços caíam em virtude do lançamento de processadores equivalentes pela AMD e Cyrix. Inicialmente em versões de 40, 50 e 66 MHz, foram pouco depois 6-16 Hardware Total lançados em versões de 80 MHz. Portanto, já em 1995 tínhamos as seguintes versões do 486DX2: Intel: 486DX2-50 e 486DX2-66 AMD: Am486DX-40, Am486DX2-50, Am486DX2-66 e Am486DX2-80 Cyrix: Cx486DX2-50, Cx486DX2-66 e Cx486DX2-80 Figura 6.11 Um processador 486DX2 de 80 MHz. Todos os processadores 486DX2 possuem uma característica em comum: seu clock interno é igual ao dobro do externo. Por exemplo, o 486DX2-80 opera internamente a 80 MHz e externamente a 40 MHz. Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock MIPS Consumo 1992 1.200.000 0,8  32 bits 32 bits 4 GB MB 50 - 80 MHz 54 – 80 3a6W 486SX2 Este processador fez pouco sucesso, tanto que foi produzido apenas pela Intel. Trata-se de uma versão mais veloz do 486SX. Disponível em versões de 50 e 66 MHz (486SX2-50 e 486SX2-66), este processador não possui em seu interior o coprocessador matemático, e opera com um clock externo igual à metade do clock interno. Por exemplo, o 486SX2-66 opera internamente a 66 MHz e externamente a 33 MHz. Foi utilizado basicamente em notebooks. Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-17 486DX4 A Intel foi a primeira a lançar esta versão do 486. Com clocks internos de 75 e 100 MHz (486DX4-75 e 486DX4-100), esses processadores também usam valores diferentes para o seu clock externo. A grande diferença é que, ao invés do clock externo ser sempre igual à metade do interno, este fator pode ser igual a 2, 2,5, 3 ou 4. Por exemplo, um 486DX4-100 pode operar com clocks externos de 50, 40, 33 ou 25 MHz. A escolha não é feita pelo usuário, e sim, pelo projetista da placa de CPU. Em geral, as placas de CPU equipadas com o 486DX4-100, para uso em micros de mesa (desktop) operavam com o clock externo de 33 MHz, enquanto os computadores portáteis (notebooks) baseados neste processador o utilizavam com um clock externo de 25 MHz. Figura 6.12 Um processador 486DX4 de 100 MHz. Pouco depois da Intel, a AMD e a Cyrix também lançaram seus processadores 486DX4. São o Am486DX4 e o Cx486DX4. A AMD criou versões de 100 e 120 MHz. A Cyrix lançou apenas o modelo de 100 MHz. Ao contrário da AMD, a Cyrix teve pouco sucesso nas vendas deste processador. Processador 486DX4 Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock MIPS 1994 1.600.000 0,6  32 bits 32 bits 4 GB MB 75, 100 MHz 53 – 70 6-18 Consumo Hardware Total 3W AMD 5x86 A Intel lançou seu último 486 na versão de 100 MHz. Como sempre, a AMD foi um pouco mais adiante, lançando uma versão de 120 MHz (Am486DX4120), e lançando também o processador AMD 5x86 de 133 MHz. Do ponto de vista externo, é exatamente igual a um 486DX4 de 133 MHz. Isto não quer dizer que qualquer placa de CPU para 486DX4 possa receber este processador, e sim, que os fabricantes de placas de CPU puderam realizar mínimas alterações em projetos já existentes para suportar o AMD 5x86. Medidas de desempenho realizadas com programas de benchmark mostram que este processador tem desempenho similar ao de um Pentium de 90 MHz. Entretanto, para efeito de comparação com o Pentium, a indústria padronizou o uso do Winstone, o software medidor de desempenho usado pela revista PC Magazine e por diversas outras. Nesses testes, o 5x86 mostrou ser um pouco mais veloz que o Pentium-75. Sendo equivalente a um 486DX4, o AMD 5x86 opera internamente com um clock de 133 MHz, e externamente usa um clock com a quarta parte deste valor: 33 MHz. Possui barramentos de dados e de endereços com 32 bits, uma cache interna de 16 kB, e um coprocessador matemático interno compatível com o da Intel. Infelizmente, muitos usuários compraram PCs equipados com este chip, pensando se tratar de um Pentium-133, o que não é verdade. Este chip foi criado na verdade para igualar o desempenho do Pentium-75. Figura 6.13 Um processador AMD 5x86-133. Cyrix 5x86 A Cyrix também lançou processadores 5x86, compatíveis com o 486DX4 da Intel, porém com desempenho mais elevado. Em versões de 100 e 120 MHz, o Cyrix 5x86 apresenta desempenho equivalente ao de um Pentium-75 e de Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-19 um Pentium-90, respectivamente. Seu clock externo pode ser igual a 1/2 ou 1/3 do clock interno. Portanto, a versão de 100 MHz pode operar externamente com 50 ou 33 MHz, e a de 120 MHz pode usar externamente 60 ou 40 MHz. Na prática foram produzidas pouquíssimas placas de CPU que suportavam este processador. O Cyrix 5x86 possui, assim como o 486 da Intel, barramentos de dados e de endereços com 32 bits. Possui um coprocessador matemático interno, compatível com o da Intel, e uma cache interna de 16 kB. Figura 6.14 Um processador Cyrix 5x86. 586 não é Pentium Um 586 nada mais é que um 486 ligeiramente melhorado. Muitos usuários confundiam o 586 com o Pentium. Na verdade, o Pentium é um processador bem mais avançado que o 486 e que o 586. Em termos de velocidade, podemos dizer que os modelos mais velozes de 486 e 586 atingem as mesmas velocidades que os modelos mais lentos do Pentium. O 486 de 100 MHz equivale a um Pentium de 66 MHz. O 586 de 133 MHz, fabricado pela AMD, equivale em termos de velocidade, a um Pentium de 75 MHz, e o 586 de 120 MHz, fabricado pela Cyrix, concorre com um Pentium de 90 MHz em termos de desempenho. As características do 586 aproximam-se muito mais das do 486 que das do Pentium. Primeiramente, o 586 é compatível “pino a pino” com o 486. Isto significa que seus pinos (ou seja, as “perninhas” do processador) são em mesmo número e possuem as mesmas funções. Na verdade existem apenas algumas mínimas diferenças no que diz respeito aos pinos de voltagem e para selecionamento de clock. Graças a esta compatibilidade, os fabricantes de placas de CPU puderam fazer pequenas alterações nas suas placas de 486 para que pudessem operar também com o 586. Por isso, todas as placas de CPU 486 fabricadas após 1996 aceitam ambos os processadores, e são na verdade placas de 486/586. 6-20 Hardware Total 486SLC e 486DLC Antes de lançar seus processadores 486, a Cyrix criou versões melhoradas do 386DX e do 386SX. Além de serem cerca de 30% mais velozes que processadores 386 de mesmo clock, esses processadores possuem ainda em seu interior, 1 kB de memória cache interna, e ainda um circuito capaz de realizar multiplicações em alta velocidade. Apesar dos envenenamentos, esses dois processadores eram inteiramente compatíveis com o 386. O Cx486DLC opera com um barramento de dados com 32 bits, sendo portanto equivalente ao 386DX, enquanto o Cx486SLC usa um barramento de dados com 16 bits, sendo equivalente ao 386SX. Teoricamente é possível retirar um processador 386 de uma placa de CPU e instalar um Cx486 (DLC ou SLC, conforme o original seja 386DX ou 386SX), resultando em um aumento de cerca de 30% na velocidade de processamento. Fabricantes de placas de CPU fizeram alterações simples nos BIOS de suas placas para dar suporte ao uso desses chips. Em sua época (por volta de 1993), muitas pessoas compravam computadores e placas de CPU equipados com esses processadores, pensando que se tratavam de genuínos chips 486. De certa forma, a Cyrix usou um pouco de má fé ao embutir o número “486”, já que na verdade esses chips possuem uma tecnologia inferior, e mais próxima do 386. Overdrives e outros processadores para upgrades Ao desvincular o clock interno do externo, a Intel abriu a possibilidade de criar processadores velozes para serem instalados em placas de CPU originalmente produzidas para processadores mais lentos. Por exemplo, um 486DX2-66 (66 MHz internos e 33 MHz externos) poderia a princípio ser instalado em uma placa de CPU originalmente equipada com um 486DX-33, e normalmente funcionava. Como o 486DX2-66 opera externamente a 33 MHz, ele é do ponto de vista externo, similar a um 486DX-33. A diferença está no seu interior, que opera a 66 MHz, oferecendo um desempenho duas vezes mais elevado. A Intel passou a vender o 486DX2 no varejo, na forma de um Overdrive Processor. Era destinado à instalação em PCs 486 antigos, de 25 e 33 MHz, que não estavam preparados para suportar processadores mais novos. O usuário simplesmente devia retirar o antigo processador e instalar o Overdrive, conseguindo assim dobrar o desempenho dos PCs antes equipados com o 486DX-25 e 486DX-33. No fundo o Overdrive não passava de um 486DX2, acrescido de um cooler. Além do 486DX2, o 486SX2 e o 486DX4 também foram usados na construção de novos Overdrives. Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-21 Praticamente qualquer processador 486 podia ser substituído por um Overdrive mais veloz. A Intel continuou a produzir Overdrives para vários dos seus processadores antigos. Um deles era o P24T, chamado Pentium Overdrive. Era internamente um processador Pentium, mas externamente tinha a pinagem compatível com a do 486. O P24T de 63 MHz era usado para substituir o 486DX-25, e o P24T de 83 MHz era usado para substituir o 486DX-33. O P24T era uma espécie de Pentium operando com barramento de 486. Seu desempenho era na verdade inferior ao de genuínos processadores Pentium de 63 e 83 MHz, pois ao invés de operar com barramento de dados com 64 bits, ficava limitado aos 32 bits do 486. Ainda assim oferecia um bom aumento de desempenho para PCs que não permitiam outros upgrades. Um processador Overdrive sempre utiliza o mesmo clock externo que o processador que está sendo substituído, mas opera com um clock interno maior, e dependendo do modelo, com voltagem diferente. O Overdrive é sempre baseado em um processador mais novo, que normalmente utiliza uma voltagem menor que a usada pelo processador substituído. Por isso a maioria dos Overdrives possuem um regulador de voltagem embutido, por exemplo, convertendo de +5 volts para +3,3 volts. São também acompanhados de um cooler, que muitas vezes é fixo ao próprio chip, não podendo ser removido. A tabela abaixo mostra os Overdrives lançados para a Intel que fazem a conversão de processadores 486 antigos para processadores 486 mais rápidos e velozes, e também o P24T, que convertia um 486 em Pentium. Produto Código Pinos Soquete Voltagem Aplicação Intel®DX4™ OverDrive® Processor Intel®DX4™ OverDrive® Processor Intel®DX2™ OverDrive® Processor DX4ODP75* DX4ODPR75* 169 168 Socket 1 / 2 3.3V DX4ODP100* DX4ODPR100* 169 168 Socket 1 / 2 3.3V DX2ODP50* DX2ODPR50* 169 168 Socket 1 / 2 5V Intel®DX2™ OverDrive® Processor Intel®SX2™ OverDrive® Processor DX2ODP66* DX2ODPR66* 169 168 Socket 1 / 2 5V SX2ODP50* SXODPR50* 169 Socket 1 / 2 5V Substitui processadores 486DX25 e 486SX-16, -20 e –25 por 486DX4-75 Substitui processadores 486DX33 e 486SX-33 por um 486DX4-100. Substitui processadores 486DX25 por 486DX2-50, e processadores 486SX-16, -20 e –25 por 486DX2-32, -40 e –50. Substitui processadores 486DX33 e 486SX-33 por 486DX2-66. Substitui processadores 486SX16, -20 e –25 por 486SX2-32, -40 e –50. 6-22 Pentium® OverDrive Processor (P24T) Hardware Total PODP5V83 PODP5V63 237 Socket 2 / 3 5V Substitui processadores 486DX/SX-25 ou 486DX2/SX250 por um Pentium de 63 MHz. Substitui processadores 486DX/SX-33 ou 486DX2/SX266 por um Pentium de 83 MHz. * Overdrives com o código ODP devem ser usados em soquetes de expansão, encontrados em muitas placas de CPU 486. Uma das aplicações do soquete de expansão é instalar um 487SX em uma placa de CPU originalmente equipada com o 486SX. Overdrives com o código ODPR devem ser usados em placas que não possuem soquete de expansão, substituindo o processador original. A Cyrix também produziu processadores especiais para upgrades. O Cx486DRX2 era destinado a substituir processadores 386DX, e o Cx486SRX2 destinava-se a substituir o 386SX. Por exemplo, um 386DX-25 podia ser substituído por um Cx486DRX2-50, que operava externamente a 25 MHz e internamente a 50 MHz. Tanto a AMD quanto a Cyrix produziram processadores 5x86, para serem usados em upgrades em antigos PCs 486. O Am5x86-133, por exemplo, operava com clock externo de 33 MHz e clock interno de 133 MHz. Poderia a princípio ser usado para substituir diretamente um 486DX-33, entretanto a substituição direta não podia ser feita, devido à incompatibilidade de voltagens. O 486DX-33 operava com 5 volts, enquanto o Am5x86-133 operava com 3,3 volts. Novas placas de CPU 486/586 passaram a apresentar jumpers para selecionamento de voltagem, permitindo o uso desses novos processadores. Empresas como a Kingston e a Evergreen passaram a oferecer “Overdrives” para PCs equipados com o 486, usando os novos chips 5x86 da AMD e da Cyrix. Esses produtos eram pequenas placas contendo processadores 5x86, um regulador de voltagem para converter de +5 para +3,3 volts e um cooler. Apesar de raros no Brasil, os Overdrives e produtos similares da Kingston e Evergreen fazem bastante sucesso. Por isso a Intel continuou a lançar Overdrives para seus processadores mais novos, e as outras duas empresas continuaram a produzir seus upgrades para processadores Pentium, e Pentium, Pentium II e Celeron. Atualmente as placas de CPU suportam um número maior de processadores, mesmo ainda não lançados, o que reduz a necessidade de usar Overdrives para expansões. Por exemplo, um PC equipado com um Pentium III/600 provavelmente poderá sofrer um upgrade para novas versões do Pentium III, superiores a 1 GHz, sem a necessidade de usar Overdrives. Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-23 Figura 6.15 MXPro, um upgrade de processador produzido pela Evergreen. Resumo A tabela que se segue resume as principais características dos processadores antigos citados nesta seção. Processador 8086 8088 286 386SX 386DX 486DX 486 SX 486 DX2 486 SX2 486 DX4 486DLC 486SLC Cyrix 5x86 AMD 5x86 Bits internos 16 16 16 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 Bits externos 16 8 16 16 32 32 32 32 32 32 32 16 32 32 Bits de endereço 20 20 24 24 32 32 32 32 32 32 32 24 32 32 Memória máxima 1 MB 1 MB 16 MB 16 MB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 16 MB 4 GB 4 GB Clock máximo 10 MHz 10 MHz 25 MHz 40 MHz 40 MHz 40 MHz 33 MHz 80 MHz 66 MHz 120 MHz 40 MHz 40 MHz 133 MHz 133 MHz Coprocessador matemático 8087 8087 80287 387SX 387DX Interno 487SX Interno interno 387DX 387SX interno interno Cache interna 8 kB 8 kB 8 kB 8 kB 8 kB 1 kB 1 kB 16 kB 16 kB Pentium e compatíveis O Pentium foi o primeiro processador considerado de 5ª geração. Começou a se tornar comum a partir de 1995, e vários outros fabricantes produziram chips similares: AMD, Cyrix, IDT e Rise. O último processador compatível com o Pentium foi o AMD K6-2 de 550 MHz, saindo do mercado no início do ano 2001. Ainda existem milhões de PCs equipados com processadores Pentium e compatíveis. O Pentium deveria se chamar 80586. Devido à briga judicial entre a Cyrix e a Intel (a Cyrix produziu processadores 486DLC e 486SLC, que na verdade eram versões melhoradas do 386), ficou claro que os números não podiam 6-24 Hardware Total ser considerados como marcas registradas. A partir daí a Intel passou a usar nomes ao invés de números para os seus processadores. O número 586 foi abandonado, e o novo processador passou a usar o nome provisório de P5. Chegado o seu lançamento, foi adotado o nome “Pentium” como definitivo. Pentium P54C Também chamado de Pentium Classic, ou simplesmente Pentium. Foi lançado em 1993, nas versões de 60 e 66 MHz. Este processador era na época muito caro, ainda reinavam no mercado os velhos processadores 486. Processadores 486 continuaram a ser lançados pela própria Intel, e ainda eram os mais vendidos. Um 486DX4 de 100 MHz, por exemplo, era tão veloz quanto um Pentium-66 e custava muito menos. Apenas em 1995 o Pentium começou a se tornar comum no mercado, quando a Intel reduziu os seus preços ao mesmo tempo em que deixou de fabricar o 486. O processo de fabricação utilizado na época do lançamento do Pentium ainda precisava de melhoramentos. Operava com 5 volts, e como resultado, apresentava muito aquecimento. A Intel melhorou o seu projeto, permitindo a operação com 3,5 volts, resultando em aquecimento bem menor. Foram lançadas versões de 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166 e 200 MHz. Processador Pentium P54C Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock MIPS Consumo 1993 3.100.000 0,8  64 bits 32 bits 4 GB 60-200 MHz 100 a 300 8 a 16 W Observe que processadores 586 e anteriores não consumiam mais de 6 Watts. O Pentium foi o primeiro processador a dissipar elevadas quantidades de calor. Processadores 386 e anteriores nem mesmo necessitavam de cooler. Processadores 486 e 586 utilizavam um cooler modesto. Os processadores atuais chegam a dissipar mais de 50 Watts, e usam coolers de grande tamanho. Os projetistas de placas não estavam acostumados com esta elevada quantidade de calor, e nas primeiras placas de CPU, o Pentium chegava a causar “quemaduras”. Soquetes eram derretidos, o mesmo ocorrendo com o verniz que cobria as placas. Trilhas de circuitos chegavam a se desprender das placas. Os problemas de aquecimento eram realmente Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-25 muito sérios. Hoje as placas de CPU são mais resistentes a temperaturas elevadas, os coolers são maiores e são usados programas de monitoração de temperatura do processador e da rotação do cooler, avisando o usuário em caso de problemas. O Pentium é um processador de 32 bits, mas opera com memórias de 64 bits. Esta é uma forma de compensar a lentidão das memórias, um dos problemas que mais dificulta a obtenção de velocidades elevadas. Note que essas duas características estão presentes também nos demais processadores modernos. Desde o Pentium até os modernos Athlon e Pentium 4, o núcleo é de 32 bits e o barramento de memória é de 64 bits. Não se impressione, pois o número de bits é algo que demora muitos anos a evoluir. Veja por exemplo o que tem ocorrido desde o lançamento do 8086: Processador 8086 80286 80386 80486 Pentium Pentium III Pentium 4 Ano 1978 1982 1985 1989 1993 1999 2000 Bits internos Bits externos 16 16 16 16 32 32 32 32 32 64 32 64 32 64 Veja quantos anos se passam até que se faz necessário aumentar o número de bits internos e externos de um processador. Vemos que o barramento interno de 32 bits, que vigora até no recém lançado Pentium 4, é uma característica que vem desde o 80386, datando de 1985. Apenas em 2001 chega ao mercado o Itanium, primeiro processador de 64 bits da Intel, seguido pelo K8, da AMD. Fisicamente, o Pentium é instalado em um soquete tipo ZIF (Zero Insertion Force). A figura 16 mostra um processador Pentium e um soquete ZIF. 6-26 Hardware Total *** 75% *** Figura 6.16 Pentium e seu soquete. Este soquete, do ponto de vista eletrônico, é chamado de Socket 7, uma padronização para os sinais eletrônicos característicos do Pentium. Outros processadores, produzidos por outros fabricantes, que são compatíveis com o Pentium (podendo ser instalados no seu lugar), são ditos Socket 7 compatibles. Muitos outros processadores recaem neste caso. Existem outros tipos de soquetes, mecanicamente e fisicamente diferentes, específicos para seus processadores: Soquete Socket 5 Socket 7 Socket 8 Slot 1 Slot A Socket 370 Socket A Socket 423 Processadores 486, 486DX, 486SX, 486DX2, 486SX2, 486DX4, 5x86 e compatíveis Pentium, Pentium MMX, AMD K5, K6, K6-2, K6-III, Cyrix 6x86, 6x86MX, M-II, WinChip, Rise mP6. Pentium Pro Pentium II, Celeron, Pentium III AMD Athlon Pentium III, Celeron, Cyrix III AMD Athlon, AMD Duron Pentium 4 Note que alguns processadores migraram de soquete. O Athlon, por exemplo, utilizava ao ser lançado o chamado Slot A, agora utiliza o Socket A. Da mesma forma, o Pentium III utilizava o Slot 1 e mais recentemente passou a usar o Socket 370. Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-27 Figura 6.17 Interior do processador Pentium, com seus 3,1 milhões de transistores. O Pentium P54C pode ser dividido em duas categorias: VRE: Utiliza tensões de 3,4 a 3,6 volts. Normalmente é programado para 3,5 volts. STD (Standard): Utiliza tensões de 3,1 a 3,6 volts. Normalmente é programado para 3,3 volts. *** 35% *** Figura 6.18 Distinguindo entre o P54C VRE e o P54C STD A figura 18 mostra como distinguir a diferença entre o Pentium P54C VRE e o P54C STD. Devemos consultar as inscrições na sua parte inferior. Na quarta linha temos uma indicação como xxxxx/Sxx. A letra depois do “/” faz a distinção entre as versões. Se a letra for “S”, trata-se de uma versão STD, se 6-28 Hardware Total a letra for “V”, trata-se de uma versão VRE. Esta informação é importante na hora de instalar o processador na placa de CPU. Se for programada a voltagem errada, o processador correrá o risco de não funcionar corretamente. Outra questão importante é a relação entre o clock interno e o clock externo. Como já dissemos, a partir do 486DX2 os processadores passaram a operar com valores diferentes de clock interno e externo. O valor externo é usado nos acessos à memória, chipset e demais dispositivos externos. A este clock é aplicado um fator multiplicador, que resulta no clock interno. Por exemplo, o Pentium-200 opera com clock externo de 66 MHz e multiplicador 3x. Apenas o Pentium-60 e o Pentium-66 operavam com valores iguais para clock interno e externo. Todas as versões seguintes passaram a usar os multiplicadores para o clock interno. A tabela que se segue mostra os valores de clocks internos e externos, bem como os multiplicadores, para todos os modelos do Pentium. Processador Pentium-60 Pentium-66 Pentium-75 Pentium-90 Pentium-100 Pentium-120 Pentium-133 Pentium-150 Pentium-166 Pentium-200 Clock externo 60 MHz 66 MHz 50 MHz 60 MHz 66 MHz 60 MHz 66 MHz 60 MHz 66 MHz 66 MHz Multiplicador 1x 1x 1,5x 1,5x 1,5x 2x 2x 2,5x 2,5x 3x Clock interno 60 MHz 66 MHz 75 MHz 90 MHz 100 MHz 120 MHz 133 MHz 150 MHz 166 MHz 200 MHz Todas as versões do Pentium possuíam 16 kB de cache L1, divididas em 8 kB para código (instruções de programas) e 8 kB para dados. As placas de CPU para processadores Pentium e compatíveis possuíam chips SRAM para formar a cache L2 externa, com 256kB, 512 kB e algumas com 1024 kB. Processadores Pentium foram lançados entre 1993 e 1997. Neste período a tecnologia de fabricação sofreu vários melhoramentos. As primeiras versões ainda utilizavam a tecnologia de 0,8 micron. As versões finais já usavam 0,35 micron, o que resultava em chips menos quentes, com menor consumo de energia e mais baratos. A tabela que se segue resume esta evolução. Processador Pentium-60 Pentium-66 Ano 1993 1993 Tecnologia 0,8  0,8  Voltagem 5V 5V Transistores 3.100.000 3.100.000 Consumo 14,6 W 16 W Capítulo 6 – Processadores descontinuados Pentium-75 Pentium-90 Pentium-100 Pentium-120 Pentium-133 Pentium-150 Pentium-166 Pentium-200 1994 1994 1994 1995 1995 1996 1996 1996 0,6  0,6  0,6  0,6  / 0,35  0,35  0,35  0,35  0,35  6-29 3,3V 3,3V 3,3V 3,3V 3,3V 3,3V 3,3V 3,3V 3.200.000 3.200.000 3.200.000 3.200.000 3.300.000 3.300.000 3.300.000 3.300.000 8,0 W 9,0 W 10,1 W 12,8 W 11,2 W 11,6 W 14,5 W 15,5 W Como vemos, as versões de 60 e 66 MHz eram extremamente quentes, chegando a dissipar 16 watts, o que era um absurdo se comparados aos valores entre 3 e 6 watts dissipados pelos processadores 486 e 586. O elevado aquecimento era devido à tecnologia de 0,8 micron e à alimentação de 5 volts. Uma substancial redução de consumo foi obtida a partir da versão de 75 MHz, com a adoção da tecnologia de 0,6 micron e da alimentação com 3,3 volts. Finalmente a adoção da tecnologia de 0,35 micron possibilitou uma redução ainda maior no consumo. Isto faz com que o Pentium-150 (0,35 micron), por exemplo, tenha um consumo menor que o do Pentium-120 com 0,6 micron. Esta mesma tecnologia de 0,35 micron foi posteriormente utilizada no Pentium MMX e nas primeiras versões do Pentium II. Os bugs do Pentium As primeiras versões do Pentium apresentavam um defeito de projeto que resultava em erros em certos cálculos envonvendo instruções de divisão em ponto flutuante (instrução FDIV). O problema estava localizado especificamente na unidade de ponto flutuante. Apesar de ser muito pequena a probabilidade de ocorrência de tais erros (só ocorria com certos valores de operandos), o problema teve uma repercussão bastante negativa para a Intel, que se viu obrigada a recolher todos os processadores Pentium em poder de usuários finais, e fazer a troca por modelos com o problema corrigido. O problema ocorreu com todas as versões de 60 e 66 MHz, e ainda com alguns modelos de 90 e 100 MHz. O erro foi descoberto e todos os modelos novos de 90 e 100 MHz, bem como as versões de 75, 120 MHz e superiores (curiosamente o Pentium-75 foi lançado depois do Pentium-90 e do Pentium-100, com o objetivo de competir em preço e desempenho com os processadores 5x86 da AMD e Cyrix) já não apresentam mais o bug FDIV. O bug FDIV não era o único no Pentium, mas era o mais grave. Muitos outros bugs foram encontrados. Alguns foram corrigidos, outros foram publicados para que os projetistas e programadores tomassem as devidas precauções para contorná-los. O mesmo problema que ocorria com a 6-30 Hardware Total instrução matemática FDIV ocorria também com outras funções que dependem dela, como FDIVP, FDIVR, FDIVRP, FIDIV, FIDIVR, FPREM, FPREM1, FPTAN e FPATAN. Outros problemas menos graves também ocorriam com a instrução FIST. Todas essas instruções são relativas à unidade de ponto flutuante do Pentium. É bastante fácil reconhecer se um determinado processador tem um dos seus bugs clássicos. A maioria dos programas de diagnóstico de hardware tem um comando para checar o correto funcionamento dessas instruções, determinado se o processador testado tem ou não o bug. Um exemplo de programa com esta capacidade é o PC-Check, que pode ser obtido em www.eurosoft-uk.com. Observe na figura 19 os testes do processador Pentium feitos com este programa, onde está indicado que o modelo testado não tem os dois bugs mais críticos, o FDIV e o FIST. Figura 6.19 Usando o PC-Check para verificar se o Pentium instalado tem bugs. Overdrives baseados no Pentium A Intel lançou Overdrives para os processadores Pentium. Com eles era possível instalar uma versão mais nova e mais veloz do Pentium em placas de CPU que só suportavam versões mais antigas. A tabela que se segue mostra esses Overdrives. Produto Código Pinos Soquete Voltagem Aplicação Pentium® OverDrive Processor PODP3V125 PODP3V150 PODP3V166 320 321 Socket 5 Socket 7 3.3V Pentium® OverDrive Processor PODP5V133 273 Socket 4 5V Substituem respectivamente Pentium-75 por Pentium-125 Pentium-90 por Pentium-150 Pentium-100 por Pentium-166 Substitui Pentium-60 por Pentium-120, e Pentium-66 por Pentium-133. Existia também o Overdrive P24T, que é baseado no Pentium mas destina-se a substituir processadores 486. Este Overdrive já foi apresentado quando abordamos os processadores 486. Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-31 Note que os Overdrives são destinados a instalação em placas de CPU que não suportam processadores mais novos. Por exemplo, as primeiras placas para Pentium-60 e Pentium-66 não tinham opções para processadores Pentium mais velozes, portanto os Overdrives são a única opção de expansão. Um processador Overdrive sempre utiliza o mesmo clock externo que o processador que está sendo substituído, mas opera com um clock interno maior, e dependendo do modelo, com voltagem diferente. Isto pode ser verificado na tabela acima. As conversões feitas pelos Overdrives para Pentium são: Pentium-60 para Pentium-120; ambos têm clock externo de 60 MHz. Pentium-66 para Pentium-133; ambos têm clock externo de 66 MHz. Pentium-75 para Pentium-125; ambos têm clock externo de 50 MHz. Pentium-90 para Pentium-150; ambos têm clock externo de 60 MHz. Pentium-100 para Pentium-166; ambos têm clock externo de 66 MHz. A principal diferença está portanto no clock interno. O Overdrive ignora o multiplicador programado na placa de CPU (este multiplicador é aplicado sobre o clock externo e resulta no clock interno) e usa internamente seu próprio multiplicador. Os modelos PODP3V125, 150 e 166 utilizam multiplicadores internos de 2,5x. O PODP5V133 utiliza o multiplicador interno igual a 2x. Alguns Overdrives podem utilizar uma tensão interna diferente da utilizada pelo processador que está sendo substituído. Nesses casos, o Overdrive utiliza um regulador de tensão interno. Os modelos PODP3Vxxx operam com 3,3 volts, a mesma tensão usada pelos processadores que estão substituindo, portanto não possuem regulador de tensão embutido. Já o PODP5V133 opera com 3,3 volts, mas substitui processadores alimentados por 5 volts, portanto possui um regulador de tensão embutido, que faz a conversão de +5V para +3,3V. São também acompanhados de um cooler, que muitas vezes é fixo ao próprio chip, não podendo ser removido. Pentium MMX Para aumentar o desempenho de programas que fazem processamento de gráficos, imagens e sons, a Intel adicionou ao Pentium, 57 novas instruções específicas para a execução rápida deste tipo de processamento. São chamadas de instruções MMX (MMX=Multimedia Extensions). Uma única instrução MMX realiza o processamento equivalente ao de várias instruções 6-32 Hardware Total comuns. Essas instruções realizam por hardware, cálculos característicos que aparecem com muita freqüência no processamento de sons e imagens. As instruções MMX não aumentam de forma automática a velocidade da execução de programas, mas possibilitam que os produtores de software criem novos programas, aproveitando este recurso para que o processamento de áudio e vídeo fique mais veloz. O ganho de velocidade nessas operações pode chegar a 400%. Depois do lançamento desta versão do Pentium, todos os processadores passaram a utilizar a tecnologia MMX, além de outras extensões (grupos de novas instruções) próprias para processamento 3D, processamento de sons e imagens. Os resultados foram tão bons que novos processadores passaram a utilizar tanto as instruções MMX quanto novas extensões: SSE – Streamed SIMD Extensions, introduzida no Pentium III. São novas instruções para som, imagem e processamento 3D. 3D Now – Instruções específicas para processamento 3D. Versões mais novas de processadores Intel e AMD utilizam ainda novas versões das duas extensões citadas acima. Note que todas essas extensões não fazem os programas ficarem automaticamente mais rápidos. O ganho de velocidade ocorrerá quando forem instalados drivers e versões novas de programas, específicos para utilizar essas instruções. Processador Pentium MMX Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock Consumo 1997 4.500.000 0,35  64 bits 32 bits 4 GB 166-233 MHz 13 a 17 W Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-33 Figura 6.20 Pentium MMX. Entre 1997 e 1999 foram lançadas versões especiais do Pentium MMX para computadores portáteis. Apresentam baixo consumo de energia e utilizam a tecnologia de 0,25 micron, com clocks de 200, 233, 266 e 300 MHz. O Pentium MMX tem uma cache L1 de 32 kB, dividida em duas seções de 16 kB, sendo uma para código (instruções de programas) e uma para dados. As placas de CPU para Pentium MMX (assim como outras placas para o Socket 7) apresentam 256 kB, 512 kB e algumas com 1024 kB de chips SRAM formando a cache L2 externa. O Pentium MMX também é compatível com Socket 7, ou seja, possui o mesmo conjunto de sinais digitais que o Pentium comum. A princípio poderíamos pensar que pelo fato de ser compatível com Socket 7, poderíamos instalar um Pentium MMX em qualquer placa de CPU Pentium, mesmo antiga. Infelizmente isto não ocorre. O Pentium MMX utiliza voltagens um pouco diferentes das usadas no Pentium comum. O mesmo ocorre com outros processadores (como os da AMD e Cyrix). Apesar de todos serem compatíveis com Socket 7, apresentam diferenças pequenas, principalmente no que diz respeito à voltagem. Por isto, como regra geral, só podemos instalar um certo processador em uma placa de CPU, quando o manual desta placa afirma que suporta o referido processador. Quando o Pentium MMX foi lançado, muitos não sabiam disso. Milhares de usuários e até alguns técnicos instalaram processadores Pentium MMX em placas que não o suportavam. Operavam com voltagem errada, e por isso apresentavam travamentos e outras anomalias. Apenas os trechos de programas que usam instruções MMX ficam mais velozes na hora de executar essas instruções. A maioria desses programas possuem trechos similares, um trecho “MMX” e um “não MMX”. No instante da execução utilizam o trecho MMX, caso o processador possua este recurso (este é o caso de todos os processadores modernos), ou usam o trecho “não MMX”, caso o processador seja um modelo antigo (Pentium 6-34 Hardware Total P54C, por exemplo). Nesses trechos específicos dos programas, o uso das instruções MMX resultará no fantástico aumento de velocidade. Nos demais trechos, nos quais as instruções MMX não são usadas, não ocorrerá aumento de velocidade. Programas antigos, que não foram desenvolvidos para usar as instruções MMX não apresentam melhoramento algum em desempenho, exceto algo em torno de 5 a 10%, não por causa da tecnologia MMX, mas pelo fato do Pentium MMX possuir uma cache interna maior (32 kB) que a do Pentium comum (16 kB). Já existem programas e drivers de lançamento mais recente que possuem apenas os trechos “MMX”, ou seja, não rodam em processadores antigos. As instruções MMX também são úteis no processamento de sinais digitais em geral. Com elas, é possível implementar por software, o mesmo tipo de processamento que antes era realizado pelo DSP (processador de sinais digitais) existente nos modems. Isto possibilitou a criação de modems extremamente baratos. São os chamados “Winmodems” ou “soft modems” ou “HSP modems”. Infelizmente esses modems prejudicam o desempenho de PCs mais lentos, como os que têm clocks inferiores a 300 MHz. Afinal, eles fazem com que o processador fique ocupado executando uma tarefa que antes não era dele. Nos processadores mais velozes, a queda de desempenho é pequena, e o uso desses modems é mais aceitável. Quando o Pentium MMX chegou ao mercado, muito se perguntou a respeito da sua instalação em placas de CPU já existentes, preparadas para receber o Pentium P54C. Simplesmente o Pentium MMX não pode ser instalado nessas placas, devido ao seu duplo sistema de voltagem. Antes do Pentium MMX, as placas de CPU Pentium estavam preparadas para entregar ao processador, uma voltagem de 3,3 ou 3,5 volts, dependendo da versão do Pentium (Standard ou VRE). O Pentium MMX foi o primeiro processador a utilizar um sistema duplo de voltagem. Todos os seus circuitos internos (o que os fabricantes chamam de core, ou núcleo) operam com apenas 2,8 volts, enquanto os circuitos que fazem ligação com o seu exterior (que os fabricantes chamam de I/O) operam com 3,3 volts. A voltagem externa de 3,3 volts é padrão, usada também pelas memórias, chipsets e demais circuitos. Simplesmente reduzir a tensão do processador como um todo (para obter um menor aquecimento) tornaria necessário fazer o mesmo com os demais circuitos da placa de CPU. Para evitar este problema, apenas o interior do processador passou a utilizar 2,8 volts, enquanto externamente, é usada a voltagem padrão de 3,3 volts. Como mais de 90% dos circuitos do processador acabam operando com 2,8 volts, a dissipação de calor diminuiu. Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-35 Esta característica introduzida no Pentium MMX é usada em todos os processadores modernos. Utilizam uma voltagem externa de 3,3 volts e uma interna, bem mais baixa. Placas de CPU que suportam o Pentium MMX precisam ser capazes de gerar as duas voltagens exigidas pelo processador: 2,8 e 3,3 volts. Placas de CPU lançadas na época (1997) estão preparadas para gerar essas tensões. As placas de CPU com Socket 7 de fabricação ainda mais recente (meados de 1998 em diante) podem gerar praticamente qualquer voltagem interna para o processador, entre 2.0 volts e 3.5 volts. As primeiras placas de CPU para Pentium MMX ainda usavam o chipset Intel i430VX (e outros chipsets de outros fabricantes), que antes disso era usado em placas equipadas com o Pentium comum. Na verdade, essas placas passaram a suportar, tanto o Pentium MMX como o Pentium normal. Logo depois, a Intel lançou o chipset i430TX. Não se trata de um chipset específico para o Pentium MMX, já que MMX não é hardware, e sim software. A única diferença de hardware exigida pelo Pentium MMX é a tensão interna de 2,8 volts, inexistente nas placas de CPU mais antigas. Não faça a experiência de instalar um Pentium MMX em uma placa de CPU que não o suporta, ou seja, não possui o duplo sistema de voltagem. O processador será alimentado, interna e externamente com 3,3 ou 3,5 volts, e até poderá funcionar, mas com maior nível de aquecimento, o que poderá danificá-lo. Depois do Pentium MMX, a Cyrix e a AMD também adicionaram instruções MMX aos seus processadores. O Cyrix 6x86, ao receber as instruções MMX, passou a ser chamado 6x86MX. O AMD K5 foi descontinuado, e o novo processador da AMD, o K6, já foi lançado com as instruções MMX presentes. Processador / Clock Pentium MMX/166 Pentium MMX/200 Pentium MMX/233 Clock externo 66 MHz 66 MHz 66 MHz Multiplicador 2,5x 3x 3,5x Consumo 13,1 W 15,7 W 17,0 W Pentium MMX para computadores portáteis A Intel também lançou processadores Pentium MMX para computadores portáteis, com clocks chegando até 300 MHz, com tensões menores e chegando a utilizar a tecnologia de fabricação com 0,25 micron. Esses 6-36 Hardware Total modelos são encontrados apenas em notebooks, e suas características são resumidas na tabela abaixo. Processador Tecnologia Consumo 0,35  Voltagens Int/Ext 2,45V / 3,3V 7,8 W Clocks Int/Ext 133 MHz / 66 MHz Pentium MMX/133 Pentium MMX/150 Pentium MMX/166 Pentium MMX/166 Pentium MMX/200 Pentium MMX/233 Pentium MMX/266 Pentium MMX/300 0,35  2,45V / 3,3V 8,6 W 150 MHz / 60 MHz 0,35  2,45V / 3,3V 9,0 W 166 MHz / 66 MHz 0,25  1,8V / 2,5V 4,1 W 166 MHz / 66 MHz 0,25  1,8V / 2,5V 5,0 W 200 MHz / 66 MHz 0,25  1,8V / 2,5V 5,5 W 233 MHz / 66 MHz 0,25  2,0V / 2,5V 7,6 W 266 MHz / 66 MHz 0,25  2,0V / 2,5V 8,5 W 300 MHz / 66 MHz Overdrives baseados no Pentium MMX A Intel produziu diversos Overdrives baseados no Pentium MMX. Eles são instalados no lugar de processadores Pentium comuns, e além de fornecerem clocks mais elevados, fornecem o suporte à tecnologia MMX. Produto Código Pinos Soquete Voltagem Aplicação Pentium® OverDrive Processor with MMX™ Technology BOXPODPMT66X200 321 Socket 7 3.3V Pentium® OverDrive Processor with MMX™ Technology BOXPODPMT66X166 320 321 Socket 5 Socket 7 3.3V Pentium® OverDrive Processor with MMX™ Technology Pentium® OverDrive Processor with MMX™ Technology PODPMT60X150 320 321 Socket 5 Socket 7 3.3V Pentium-75 para MMX-150 Pentium-90 para MMX-180 Pentium-100 para MMX-200 Pentium-133 para MMX-200 Pentium-166 para MMX-200 Pentium-75 para MMX-125 Pentium-90 para MMX-150 Pentium-100 para MMX-166 Pentium-133 para MMX-166 Pentium-100 para MMX-150 Pentium-75 para MMX-125 Pentium-90 para MMX-150 PODPMT60X180 320 321 Socket 5 Socket 7 3.3V Pentium-75 para MMX-150 Pentium-90 para MMX-180 Pentium-120 para MMX-180 Qualquer processador Pentium, com clocks entre 60 e 166 MHz, pode ser substituído por um Overdrive MMX correspondente, de acordo com a tabela acima. A princípio o Pentium-200 também pode ser substituído pelo Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-37 Overdrive BOXPODPMT66x200, mas não existiria vantagem em clock, estaria apenas sendo incorporada a tecnologia MMX. Note que não existem Overdrives MMX para substituir processadores Pentium-60 e Pentium-66. Todos os Overdrives Pentium MMX recebem tensão de 3,3 volts e usam seu regulador interno para gerar os 2,8 volts exigidos pelo núcleo do Pentium MMX. Processadores AMD A AMD sempre foi uma grande produtora de chips, não apenas de processadores, mas também de memórias e outros tipos de circuitos. Desde os anos 70, atua como segundo fornecedor de chips Intel. A Intel licenciava a AMD, vendendo todos os projetos, para produzir processadores idênticos aos seus, apenas alterando o seu nome. A partir do processador 386, a AMD começou a atuar como concorrente da Intel, produzindo chips compatíveis, similares, de bom desempenho e mais baratos. Isto ocorreu em 1992, quando o 486 era o processador mais veloz, mas o 386 ainda era o mais usado, A AMD produziu o seu excelente processador AM386DX-40, um grande sucesso de vendas. Entre 1992 e 1993, quem não tinha dinheiro para comprar um caríssimo PC 486, optava por um equipado com o 386DX-40 da AMD. A seguir a AMD produziu seus processadores 486: Am486DX2-66, Am486DX2-80, Am486DX4-100 e Am486DX4-120. A AMD lançou também o Am5x86. Era na verdade um processador, compatível com o 486, mas com características de Pentium. Operando com 133 MHz, o 5x86 tinha desempenho superior ao Pentium de 75 MHz. Finalmente a AMD lançou o seu real concorrente para o Pentium, o AMD K5. Começou com as versões PR75, PR90 e PR100, passando depois para PR133 e PR166. Quando dizemos que um processador é, por exemplo, PR166, não significa que use o clock de 166 MHz, mas que tem o desempenho similar ao de um Pentium-166. Infelizmente o K5 demorou muito a ser lançado, e não chegou a ser um grande sucesso de vendas. O lançamento do Pentium MMX tornou as coisas ainda mais difíceis para o K5, um processador bom mas que chegou tarde ao mercado. As coisas começaram a melhorar bastante para a AMD com o lançamento do seu novo processador, o AMD K6. Foi um grande salto em tecnologia em relação ao K5. A AMD na verdade comprou a NextGen, uma outra empresa especializada em processadores, e aproveitou a sua tecnologia para criar o K6, adicionando as instruções MMX compatíveis com as da Intel. O sucesso 6-38 Hardware Total do K6 levou a outros sucessos de vendas: o K6-2, ou K6-III e mais recentemente os processadores Athlon e Duron. AMD K5 Você não encontrará mais à venda, processadores AMD K5. Este foi o primeiro chip compatível com o Pentium lançado pela AMD. Apesar de veloz, inteiramente compatível com o Pentium e bem mais barato, demorou muito a chegar ao mercado. Quando a Intel já oferecia o Pentium de 200 MHz, o K5 ainda estava na marca de PR133 (similar a 133 MHz). Posteriormente foi lançada uma versão PR166, mas logo deixou o mercado, incapaz de competir com o Pentium MMX. Ainda assim, é possível que você precise fazer expansões ou manutenção em PCs baseados no K5. Figura 6.21 Processador AMD-K5. O K5 tem 24 kB de cache L1, sendo 16 kB para código (instruções de programas) e 8 kB para dados. O K5 foi fabricado nas seguintes versões: Modelo 0 0 0 1 1 2 Clock interno 75 MHz 90 MHz 100 MHz 90 MHz 100 MHz 116,7 MHz Clock externo 50 MHz 60 MHz 66 MHz 60 MHz 66 MHz 66 MHz Multiplicador P-Rating Consumo 1,5x 1,5x 1,5x 1,5x 1,5x 1,75x (2,5x) 11,9 W 14,2W 15,8 W 12,6 W 14,0 W 16,4 W K5-PR75 K5-PR90 K5-PR100 K5-PR120 K5-PR133 K5-PR166 Ao observar as versões do K5, podemos notar algo aparentemente estranho em relação aos seus clocks. Aqueles classificados como Modelo 0 têm clocks de 75, 90 e 100 MHz. Eles são anunciados como PR75, PR90 e PR100, Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-39 respectivamente. A notação PR (Pentium Rating) indica qual é o clock que um Pentium deveria ter para atingir desempenho semelhante. Vemos que para esses três processadores, o índice PR coincide com o clock. Entretanto para os modelos 1 e 2, os clocks internos são de 90, 100 e 116,7 MHz, mas são anunciados como PR120, PR133 e PR166. Em outras palavras, esses processadores não estão operando a 120, 133 e 166 MHz, entretanto esses são os clocks que um Pentium deveria ter para atingir desempenho semelhante. Os modelos 1 e 2 do K5 têm desempenho melhor graças à sua cache L1, que foi totalmente redesenhada, tornando-se mais eficiente. Desta forma o modelo de 90 MHz (antigo PR90) passou a ter desempenho superior ao de um Pentium-120, passando a ser indicado como PR120. Note ainda que o modelo PR166 utiliza um multiplicador 1,75x, bastante incomum. Este valor é obtido quando programamos os jumpers da placa de CPU para o multiplicador 2,5x, ou seja, como se fosse um Pentium-166. Todas as versões do K5 operam com a tensão interna e externa de 3,5 volts. Existem ainda versões para PCs portáteis, que operam com tensões ainda menores. Processador AMD K5 Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock Consumo 1996 4.300.000 0,35  64 bits 32 bits 4 GB 75-116,7 MHz 12 a 16 W AMD K6 Este chip marcou o início da disparada da AMD na briga pelo mercado de processadores. Era muito mais veloz que o K5, e ainda dotado de instruções MMX. Era comum dizer na época (1997) que o K6 era o inimigo número 1 da Intel. Mais barato e mais veloz que um Pentium MMX de mesmo clock, o AMD K6 chegava mesmo a concorrer com o Pentium II. Essa concorrência provocou uma redução nos preços dos processadores Pentium II, para a alegria dos usuários. 6-40 Hardware Total Figura 6.22 AMD K6 de 233 MHz. O AMD K6 foi um grande salto em tecnologia em relação ao K5. A AMD na verdade comprou a NextGen, uma outra empresa especializada em processadores, e aproveitou a sua tecnologia para criar o K6, adicionando instruções MMX compatíveis com as da Intel. O AMD K6 é um processador que usa o Socket 7, considerado um grande substituto para o Pentium MMX. Inicialmente foi lançado nas versões de 166, 200 e 233 MHz, mais tarde tornou-se disponível também em 266 e 300 MHz. Desempenhos tão elevados não podiam ser obtidos com o Pentium MMX, ainda a 233 MHz. Apenas o Pentium II fornecia maior desempenho. O AMD K6 era portanto, ao final de 1997, o segundo processador mais veloz, perdendo apenas para o Pentium II, e o mais rápido processador para o Socket 7. A maioria das características do K6 são similares às do Pentium MMX. O sistema de clock interno e externo, por exemplo, é totalmente similar. Utiliza no barramento externo, o clock de 66 MHz, apesar de poder ser programado para outros valores, como 50 e 60 MHz (este programação é feita na placa de CPU). A cache interna do AMD K6 é maior que a do Pentium MMX. Ao invés dos 32 kB presentes no Pentium MMX, a cache interna do K6 tem 64 kB, dividida em duas seções, sendo 32 kB para dados e 32 kB para instruções. Processador AMD K6 Lançamento Transistores Tecnologia 1997 8.800.000 0,35  / 0,25  Capítulo 6 – Processadores descontinuados Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock Consumo 6-41 64 bits 32 bits 4 GB 166 a 300 MHz 12 a 28 W Chips velozes dissipam muito calor, principalmente quando o clock é mais elevado. Por isso, os fabricantes procuram usar a sua tecnologia para produzir chips com transistores cada vez menores. Quanto menor é o tamanho dos transistores, menor será o calor dissipado, e valores mais elevados de clock podem ser obtidos sem superaquecimento. As primeiras versões do AMD K6, por exemplo, são designadas como Modelo 6, e podem operar internamente com 2,9 ou 3,2 volts, dependendo da versão. Usavam tecnologia de fabricação com 0,35. A figura 23 mostra como identificar o componente a partir da sua inscrição na face superior. A segunda letra do seu sufixo identifica a voltagem interna. Para “N”, a voltagem é 3,2 volts, e para “L” a voltagem é 2,9 volts. Figura 6.23 Identificando um AMD K6 modelo 6. A figura 24 mostra as potências dissipadas (o calor liberado é proporcional a esta potência) pelo AMD K6 modelo 6. Observe que quanto maior é o clock, maior é a potência dissipada. A voltagem também influi nessa potência. Observe que o modelo de 200 MHz, que opera com 2,9 volts, dissipa 20 watts, ou seja, 0,1 watt para cada MHz. Já o modelo de 233 MHz, com 3,2 volts, dissipa 28,3 watts, ou seja, 0,12 watt para cada MHz, o que representa uma dissipação de calor 20% maior, considerando o mesmo clock. 6-42 Hardware Total Figura 6.24 Dissipação de calor do AMD K6 modelo 6. O AMD K6 Modelo 7 já utiliza a tecnologia de 0,25, e o calor dissipado é bem menor. A figura 25 mostra a potência para o modelo 7, que opera com apenas 2,2 volts. Figura 6.25 Dissipação de calor no AMD K6 modelo 7. Enquanto o AMD K6 de 233 MHz, modelo 6, dissipa espantosos 28,3 watts, o modelo 7 dissipa apenas 13,50 watts, menos da metade. Processadores que operam com voltagens mais baixas são sempre preferíveis. Sem as voltagens baixas é difícil obter clocks mais elevados, devido ao superaquecimento. A figura 26 mostra como identificar um AMD K6 modelo 7, a partir da inscrição na sua parte superior. A letra “F” no seu sufixo é o que indica a voltagem média de 2,2 volts, característica do modelo 7. Observe entretanto que as versões de 266 e 300 MHz só estão disponíveis no modelo 7. Versões de 166 MHz só estão disponíveis no modelo 6. Apenas as versões de 200 e 233 MHz podem causar confusão, já que estão disponíveis em ambos os modelos. Use as identificações aqui apresentadas para distinguir um modelo do outro. Figura 6.26 Identificação do AMD K6 modelo 7. Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-43 Mesmo que você não tenha essas tabelas à mão, ou que identifique outras siglas, ainda conseguirá identificar a voltagem com muita facilidade. Esta voltagem, além de estar indicada por códigos, ainda estará indicada explicitamente na face superior (ou na inferior) do processador, como mostra a figura 27. Muitas vezes estão indicadas as voltagens interna (core) e externa (I/O). Outras vezes, apenas a interna está indicada. A voltagem externa é 3,3 volts, padronizada em todos os processadores modernos. Figura 6.27 O AMD K6, assim como a maioria dos processadores, traz estampada a sua voltagem de operação interna (Core), e a externa (I/O). Processador K6/166 Mod 6 K6/200 Mod 6 K6/233 Mod 6 K6/200 Mod 7 K6/233 Mod 7 K6/266 Mod 7 K6/300 Mod 7 Tecnologia Voltagem Interna Consumo 0,35  0,35  0,35  0,25  0,25  0,25  0,25  2,9 V 2,9 V 3,2 V 2,2 V 2,2 V 2,2 V 2,2 V 17,2 W 20,0 W 28,3 W 12,45 W 13,50 W 14,55 W 15,50 W Clocks Int/Ext (MHz) 66/166 66/200 66/233 66/200 66/233 66/266 66/300 Multiplicador 2,5x 3x 3,5x 3x 3,5x 4x 4,5x Problemas de aquecimento do AMD K6 Observe que para todos os processadores apresentados neste capítulo, sempre indicamos a potência consumida. Processadores antigos (até o 586) dissipavam menos de 10 watts. O Pentium inaugurou a era dos processadores mais quentes, consumindo mais de 10 watts. O K6, juntamente com o Pentium II, foram os primeiros considerados super-quentes. Alguns modelos chegam a quase 30 watts. Técnicos, montadores de PCs e usuários desavisados instalavam nos processadores K6, coolers similares aos utilizados pelos processadores Pentium e Pentium MMX, que dissipavam menos de 20 6-44 Hardware Total watts. Já o K6 tem versões que dissipam mais de 20 watts, algumas chegando a quase 30 watts, o mesmo ocorrendo com o K6-2. Muitos processadores K6 e K6-2 apresentavam travamentos e outras anomalias devidas ao aquecimento excessivo, causado pelo uso de um cooler inadequado. Além do cooler para esses processadores precisar ter maior tamanho (a parte de alumínio deve ter no mínimo 2,5 cm de altura), é preciso aplicar pasta térmica entre o processador e o cooler, conforme recomendação da AMD. Super 7 – O Socket 7 a 100 MHz Até o início de 1998, processadores para o Socket 7 dependiam de chipsets da Intel (i430FX, i430HX, i430VX e i430TX), ou então de fabricantes alternativos, como VIA, ALI e SiS. Todos esses chipsets possuem como característica, o barramento externo de 66 MHz, como requer o padrão Socket 7. Ao criar um novo barramento (Slot 1) para ser usado com o Pentium II e seus novos processadores, a Intel praticamente abandonou o Socket 7, não tendo planos para lançar outros chipsets para este padrão. Isso foi ruim para os outros fabricantes de processadores, como a AMD. A Intel passou a lançar novos chipsets com recursos avançados (entre eles, o barramento externo de 100 MHz), mas apenas para o Slot 1, seu barramento proprietário. Desta forma, fechou a porta para que outros fabricantes utilizem novos processadores com seus chipsets. A AMD e os demais fabricantes de processadores, assim como os fabricantes de chipsets, passaram a especificar melhoramentos no Socket 7, visando aumentar o desempenho dos seus processadores. Foi criado então o padrão Super 7, que basicamente é o Socket 7 operando com clock externo de 100 Mhz, e incluindo o barramento AGP, possibilitando o uso de placas de vídeo 3D de última geração. Processadores com clocks superiores a 300 MHz passaram a usar o Super 7. Por exemplo, um AMD K6 de 300 MHz, operando com o Super 7, com seus 100 MHz externos, terá desempenho melhor que outro AMD K6, também de 300 MHz, mas usando os 66 MHz do Socket 7. Com o barramento de 100 MHz, os multiplicadores 3x, 3,5x e 4x resultam em clocks internos de 300, 350 e 400 MHz. Os primeiros chipsets preparados para o Super 7 foram: Fabricante VIA ALI Chipset Apollo MVP3 Aladdin V Capítulo 6 – Processadores descontinuados SiS 6-45 SiS 5591, 5595 A partir de 1999, a AMD era praticamente a única empresa a produzir processadores para o Super 7. Fizeram ainda muito sucesso os processadores AMD K6, K6-2 e K6-III. A Cyrix, IDT e Rise também produziram processadores para o Super 7, mas com participação de mercado muito menor. Entre 1998 e 2000, todas as placas de CPU para Socket 7 tinham na verdade um Super 7, operando a 100 MHz, e normalmente equipado com um processador AMD. Ao longo do ano 2000 foi drasticamente reduzida a oferta de placas de CPU com o Super 7, até que em 2001 finalmente sumiram do mercado, tanto as placas como os processadores. Foi o final de um período de 3 anos em que o Super 7 e os processadores AMD dominaram o mercado de PCs de baixo custo. AMD K6-2 Este processador já foi chamado, na época do seu lançamento, de “K6 3D”, e pouco tempo depois teve o nome trocado para K6-2. Ao mesmo tempo em que foram lançados chipsets para a plataforma Super 7, com clock externo de 100MHz, começaram a surgir processadores utilizando este recurso. O primeiro deles foi o AMD K6-2. Além de usar o Super 7, este processador incorpora a tecnologia AMD 3D Now!, uma espécie de MMX voltada para processamento de imagens tridimensionais. Com essas novas instruções, programas que utilizam gráficos 3D, particularmente jogos, passaram a ter um grande aumento no desempenho. Processador AMD K6-2 Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock Consumo 1998 9.300.000 0,25  / 0,18  64 bits 32 bits 4 GB 266 a 550 MHz 15 a 30 W Clocks do AMD K6-2 Clock externo 266 MHz 66 MHz 300 MHz 66 MHz 300 MHz 100 MHz 333 MHz 66 MHz 366 MHz 66 MHz Multiplicador 4x 4.5x 3x 5x 6x 6-46 Hardware Total 380 MHz 400 MHz 450 MHz 475 MHz 500 MHz 533 MHz 550 MHz 95 MHz 100 MHz 100 MHz 95 MHz 100 MHz 95 MHz 100 MHz 4x 4x 4.5x 5x 5x 5.5x 5.5x As versões com clock externo de 66 MHz do K6-2 destinavam-se a uso em upgrades, sendo instalados em placas de expansão antigas que não tinha o soquete Super 7, sendo limitadas a 66 MHz. Assim como o K6, o K6-2 tem uma cache L1 de 64 kB, dividida em duas seções de 32 kB, sendo uma para dados e outra para código. O K6-2 é na verdade bastante similar ao K6, usando a mesma arquitetura interna. As diferenças fundamentais são:    Tecnologia de 0,25  e 0,18  nas versões mais recentes Tensão de alimentação menor, com 2,2 ou 2,4 volts. Tecnologia AMD 3D Now!, com instruções para imagens em 3D Figura 6.28 Processador AMD K6-2. O K6-III tem aparência semelhante. A figura 29 mostra como as instruções 3D Now! aceleram a velocidade de geração de imagens tridimensionais. Para gerar uma imagem 3D no monitor, é preciso inicialmente que o processador tenha a representação matemática da cena 3D a ser apresentada. Esta representação tem coordenadas tridimensionais dos polígonos que formam os sólidos geométricos. O processador precisa formar uma representação completa da cena chamada Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-47 wire frame (armação de arame). Feita esta representação, começa o trabalho da placa de vídeo 3D. A placa precisa converter a representação tridimensional para uma forma equivalente usando apenas as duas dimensões X e Y que representam os pontos da tela. Sobre cada um dos polígonos do wire frame são aplicadas texturas que formarão a imagem final. Este processo é chamado de renderização. Figura 6.29 Onde atuam as instruções 3D Now!. É fundamental o papel do processador no trabalho de geração do wire frame. Inúmeros cálculos com números reais precisam ser realizados. Quanto mais rápida é a unidade de ponto flutuante (FPU) de um processador, mais rápida será a realização desta etapa. As instruções 3D Now! realizam de forma extremamente rápida os principais cálculos matemáticos envolvidos na geração de um wire frame. Problemas de aquecimento do AMD K6-2 Assim como ocorreu com o K6, muitos processadores K6-2 apresentaram problemas de aquecimento, pelo fato de terem sido instalados sem respeitar as especificações de cooler indicadas pela AMD. Muitos produtores de PCs não utilizavam pasta térmica, e instalavam coolers de porte pequeno. Desta forma, os modelos mais sensíveis a temperatura e que dissipavam mais calor funcionavam mal, apresentando travamentos e outras anomalias. Tais problemas não teriam ocorrido se fossem usados coolers de tamanho adequado (parte de alumínio com 2,5 cm de altura), e acoplados através de pasta térmica. 6-48 Hardware Total A figura 30 mostra como identificar um processador K6-2 através do código impresso na sua face superior. Depois do nome “K6-2”, está indicado o clock, e a seguir três letras que indicam o encapsulamento, a voltagem interna e a faixa de temperatura. Figura 6.30 Identificação dos processadores AMD K62. O encapsulamento de todos os modelos é o tipo A, que indica CPGA (Ceramic Pin Grid Array). As voltagens possíveis são: F = 2.2 volts G = 2.3 volts H = 2.4 volts As faixas de temperatura são: Q = 0C a 60C R = 0C a 70C X = 0C a 65C Portanto, o sufixo de um K6-2 (assim como do K6 e do K6-III) é um indicador da sua sensibilidade ao calor. Preferíveis são as versões com menos sensibilidade à temperatura (R), que suportam até 70C. Mais problemáticas são as versões Q, que não pode ultrapassar os 65C. Outro indicador importante é a dissipação de potência. Quanto maior é esta dissipação, maior será a tendência do processador esquentar, e maiores deverão ser os cuidados com o problema do aquecimento (será preciso usar um cooler maior). A tabela que se segue mostra todas as versões do K6-2 produzidas e as respectivas potências: Modelo Potência Temp. Máxima Voltagem Capítulo 6 – Processadores descontinuados 266 AFR 300 AFR 333 AFR 350 AFR 366 AFR 380 AFR 400 AFQ 400 AFR 450 AFX 450 AHX 475 AFX 475 AHX 500 AFX 533 AFX 550 AGR 14,70 W 17,20 W 19,00 W 19,95 W 20,80 W 21,60 W 22,70 W 16,90 W 18,80 W 28,40 W 19,80 W 29,60 W 20,75 W 20,75 W 25,00 W 6-49 70C 70C 70C 70C 70C 70C 60C 70C 65C 65C 65C 65C 65C 65C 70C 2.2 V 2.2 V 2.2 V 2.2 V 2.2 V 2.2 V 2.2 V 2.2 V 2.2 V 2.4 V 2.2 V 2.4 V 2.2 V 2.2 V 2.3 V Alguns modelos são particularmente mais problemáticos com respeito à temperatura: K6-2/400 AFQ: Dissipa 22,7 W. Não é muito, mas suporta apenas 60C. Melhor que ele é o K6-2/400 AFR, com 16,9 W e suportando 70C. K6-2/450 AHX: Dissipa 28,4 W e suporta apenas 65C. Melhor que ele é o K6-2/450 AFX, que dissipa apenas 18,8 W. K6-2/475 AHX: Dissipa 28,6 W e suporta apenas 65C. Melhor que ele é o K6-2/475 AFX, que dissipa apenas 19,8 W. Daí surgem casos estranhos constatados por muitos técnicos de manutenção. Ao encontrar um PC equipado com um AMD K6-2 apresentando problemas de aquecimento, fazem a troca por outro K6-2 de mesmo clock e os problemas ficam resolvidos. O primeiro processador estava ruim? Provavelmente não, mas pode ter sido uma das três versões “quentes” citadas acima. A existência de modelos mais quentes e menos quentes do K6-2 apesar de usarem voltagens e clocks iguais deveu-se ao fato da transição entre as tecnologias de 0,25 e 0,18. Ou seja, alguns modelos foram inicialmente lançados com a tecnologia de 0,25 e posteriormente foram lançadas versões com a tecnologia de 0,18, com menor consumo elétrico. De posse da temperatura máxima suportada e da potência dissipada pelo chip, é possível calcular a resistência térmica que deve ter o cooler, e assim 6-50 Hardware Total dimensioná-lo corretamente. Menos trabalhoso é usar a seguinte regra: para processadores K6, K6-2 e K6-III, use sempre um cooler tamanho grande, com altura de alumínio de 2,5 cm ou mais, acoplado ao processador através de pasta térmica. O problema de saturação no desempenho do AMD K6-2 Um Pentium-200 é praticamente duas vezes mais rápido que um Pentium100. Qualquer leigo no assunto poderia esperar isso, afinal o clock do Pentium-200 é duas vezes maior que o do Pentium-100. Da mesma forma, um leigo esperaria que o K6-2/550 fosse quase duas vezes mais veloz que o K6-2/300, afinal 550 MHz é um clock cerca de 80% maior que 300 MHz. Entretanto isso está errado. A diferença entre os desempenhos desses dois processadores é muito pequena, não chega a 30%. Pequenas são as diferenças de desempenho quando compraramos as várias versões do K6-2, entre 300 e 550 MHz. Enquanto o K6-2/300 tem praticamente o mesmo desempenho que um Pentium II/300, o K6-2/550 é bem mais lento que o Pentium III/550. O principal motivo para este discrepância é a velocidade da cache L2. Não adianta o núcleo do processador K6-2/550 ser 80% mais rápido que o do K62/300, se esses dois processadores têm a cache L2 operando na mesma velocidade: 100 MHz. Se levarmos em conta vários processadores da mesma família, o desempenho dependerá dos seguintes fatores: 1) Velocidade 2) Velocidade 3) Velocidade 4) Velocidade do núcleo, que é proporcional ao clock interno da cache L1 da cache L2 da DRAM Ao compararmos um K6-2/550 com um K6-2/300, vemos que o núcleo do modelo de 550 MHz é realmente cerca de 80% mais veloz. A cache L1 também é 80% mais veloz, já que ela opera com o mesmo clock que o núcleo do processador. Entratanto esses dois processadores ficam empatados no que diz respeito às velocidades da cache L2 e da DRAM. Essas duas memórias operam com 100 MHz fixos, tanto no modelo de 300 como no de 550 MHz. Isto não seria problema se no modelo de 300 MHz, a cache L2 e a DRAM estivessem operando com folga. Se a 300 MHz ambas ficassem ativas apenas 50% do tempo, podiam operar em 100% do tempo ao serem ligadas a um processador de 550 MHz, e estariam desta forma acompanhando o desempenho do processador. Ocorre que a 300 MHz, tanto a cache L2 como a DRAM já estão praticamente saturadas, extremamente ocupadas, lendo e Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-51 gravando dados em quase 100% do tempo, praticamente sem folga. Ao serem ligadas em um processador de 550 MHz, não têm como trabalhar mais para fornecer os dados de forma duas vezes mais rápida. Esta saturação das memórias cache L2 e DRAM fazem com que os processadores K6-2 superiores a 300 MHz acabem tendo que fazer pequenas pausas para esperar pelos dados da cache L2 e da DRAM, que estão com tráfego de dados totalmente congestionado a 100 MHz. Este problema foi resolvido nos processadores mais velozes, através do aumento da velocidade da cache L2 e da DRAM. Para o K6-2, o problema não foi resolvido. Praticamente não havia vantagem alguma do K6-2/550 em relação ao K6-2/300. Apenas ocorria aumento de desempenho nos trechos de programas que envolviam muitos cálculos matemáticos, na execução de instruções MMX e 3D Now!. Para processamentos comuns, que são a maioria, a diferença entre os desempenhos desses dois processadores praticamente não é notada. O problema da saturação de desempenho do K6-2 é demonstrado na tabela abaixo. Usamos vários modelos do K6-2, além de um Pentium II/300 e um Pentium II/450. Foram medidos os índices de desempenho com os programas Norton SI (do Norton System Information 4.0), o CPUMark32 e o FPUWinMark, ambos do programa WinBench 99 versão 1.0. Esses dois últimos índices mostram o desempenho nas operações que envolvem instruções comuns, sem processamento numérico, e operações matemáticas envolvendo a unidade de ponto flutuante. Modelo K6-2/300 K6-2/350 K6-2/400 K6-2/450 K6-2/500 K6-2/550 Pentium II/300 Pentium II/450 Norton SI 116 125 131 139 145 149 140 210 CPUMark32 782 825 893 933 965 1010 730 1100 FPUWinMark 985 1140 1300 1450 1590 1770 1500 2290 Comparando um Pentium II/300 com um Pentium II/450 (clock 50% maior), vemos que os índices medidos pelo Norton SI foram 140 e 210, o que corresponde a um aumento de 50%. Os índices CPUMark32 foram 730 e 1100, um aumento de 50,6%. Os índices FPUWinMark foram 1500 e 2290, ou seja, aumento de 52%. Descontando arredondamentos, podemos verificar que para o Pentium II, um aumento de clock resultou em aumentos de desempenhos proporcionais, neste caso todos de 50%. 6-52 Hardware Total Comparando o K6-2/550 com o K6-2/300, vemos que o aumento de clock é de 80%. Os índices do Norton Sysinfo foram 116 e 149, o que corresponde a um aumento de 28%. Os índices CPUMark32 foram 782 e 1010, ou seja, um aumento de 29%. Os índices FPUWinMark foram 985 e 1770, um aumento de 79%. Portanto apenas o desempenho da unidade de ponto flutuante acompanhou o aumento de clock do K6-2. Os índices de processamento não numérico (o que engloba a maioria dos programas, na quase totalidade do tempo) sofreram aumentos inferiores a 30%, apesar do clock ter aumentado em mais de 80%. O desempenho do Pentium II aumenta proporcionalmente ao seu clock porque sua cache L2 também tem velocidade aumentada, de forma proporcional ao clock. No K6-2 isto não ocorre. O desempenho aumenta proporcionalmente ao clock apenas para os modelos inferiores a 300 MHz, pois nesses clocks, a cache L2 não está sobrecarregada. A partir de 300 MHz, o uso da cache L2 torna-se mais intenso, aproximando-se de 100%. Chega-se a um ponto em que aumentos de clock resultam em aumentos desprezíveis no desempenho. A causa do problema é portanto a cache L2, que opera com 100 MHz fixos. O K6-2 foi o último processador a ter cache L2 operando com clock fixo. Para todos os processadores seguintes, a cache L2 opera com velocidade proporcional ao clock. Nos processadores Pentium II e nas primeiras versões do Pentium III, a cache L2 opera com metade da freqüência do processador. Por exemplo, em um Pentium III/500, a cache L2 opera com 250 MHz, contra apenas 100 MHz do K6-2. Nos primeiros processadores Athlon, este sistema também era utilizado. Em todos os processadores modernos, o que inclui as versões recentes do Pentium III, o Celeron, o Pentium 4, o AMD Duron, as versões recentes do Athlon e o descontinuado K6-III, a cache L2 opera com um clock igual ao do núcleo do processador. Por exemplo, um processador operando a 1000 MHz tem cache L2 também operando a 1000 MHz. AMD K6-III Este processador foi chamado, na época do seu lançamento, de K6+3D. Teve logo o nome trocado para K6-III, visando concorrer com o Pentium III. Tinha uma grande vantagem sobre o K6-2: uma cache L2 operando com o mesmo clock do processador. No K6-2 a cache L2 ficava ligada ao barramento externo, operando com 100 MHz. Nos processadores mais antigos, a cache L2 operava com apenas 66 MHz. Como resultado a taxa de transferência de dados entre a cache e o processador é de 528 MB/s (no barramento de 66 MHz) ou 800 MB/s (no barramento de 100 MHz). Nesta nova versão do K6, um excelente desempenho é obtido com a cache L2 Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-53 acompanhando o clock do processador. Em um processador AMD K6-III de 400 MHz, a cache L2 opera também com 400 MHz, o que permite transferir dados à taxa de 3,2 GB/s. Isto dá ao K6-III um desempenho similar ao de um Pentium II ou Pentium III. As placas de CPU com o soquete Super 7, destinadas ao K6-2, podiam perfeitamente suportar o K6-III. Os únicos requisitos especiais deste processador era o barramento de 100 MHz (padrão do Super 7) e a possibilidade de configurar a tensão interna do processador para 2,4 volts ou 2,2 volts. A tensão configurável era uma característica de todas as placas para a plataforma Super 7, portanto praticamente não ocorreram problemas no aproveitamento dessas placas de CPU pelo K6-III. Ou seja, onde funciona um K6-2, também pode funcionar um K6-III. Como vimos, o K6-III tinha no seu núcleo, caches L1 (64 kB) e L2 (256 kB). Podia ser instalado em placas de CPU para K6-2, que já tinham cache externa. Sendo assim, a cache existente na placa de CPU era de nível 3 (L3). *** 75% *** Figura 6.31 Relação entre as caches de um K6-III/400. A figura 31 mostra a relação entre as caches de um processador AMD K6-III de 400 MHz. Estando o núcleo operando a 400 MHz, as transferências feitas entre o processador, a cache L1 e a cache L2 (internas) são feitas na mesma freqüência. Para o modelo de 450 MHz, essas transferências são feitas a 450 MHz. Em ambos os modelos, as transferências entre a cache L2 e a L3 (externa), e entre a cache L3 e a DRAM são feitas a 100 MHz. Processador AMD K6-III Lançamento Transistores Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock Consumo 1999 21.000.000 0,25  64 bits 32 bits 4 GB 400, 450 MHz 18 a 30 W 6-54 Hardware Total A tabela que se segue compara os desempenhos de processadores K6-2, K6III e Pentium II, todos a 450 MHz. Vemos que o K6-III tem índice 200 medido com o Norton SI, bem superior aos 139 marcados com um K6-2, e quase igual aos 210 de um Pentium II. Já nas medidas de desempenho não numérico feitas com o WinBench (CPUMark32), o K6-III mostrou-se mais veloz que o Pentium II. O desempenho numérico do K6-III é um pouco superior ao de um K6-2 de mesmo clock. A unidade de ponto flutuante do Pentium II é bastante superior, cerca de 50% mais veloz que as do K6-2 e K6III. Modelo K6-2/450 K6-III/450 Pentium II/450 Norton SI 139 200 210 CPUMark32 933 1490 1100 FPUWinMark 1450 1510 2290 O K6-III foi lançado apenas nas versões de 400 e 450 MHz. Existem versões com tensão interna de 2,2 volts e de 2,4 volts. A tabela que se segue resume as características desses modelos. Observe que os modelos de 2,4 volts são bastante quentes, chegando a dissipar quase 30 watts. É preciso utilizar um cooler de bom tamanho, acoplado ao processador com pasta térmica. Modelo K6-III/400, 2,2V K6-III/450, 2,2V K6-III/400, 2,4V K6-III/400, 2,4V Clock Externo/interno 100 MHz / 400 MHz 100 MHz / 450 MHz 100 MHz / 400 MHz 100 MHz / 450 MHz Multiplicador Consumo 4x 4,5x 4x 4,5x 18,1 W 20,2 W 26,8 W 29,5 W Assim como ocorreu com todos os demais processadores, o K6-III também foi produzido em versão para micros portáteis, sendo chamado de K6-III+. Usava a tecnologia de 0,18 e era oferecido nas versões de 450, 475 e 500 MHz. Seu consumo era de apenas 16 watts, graças ao uso de tensões menores (núcleo a 2,0 volts) e à tecnologia de 0,18. Apesar de tecnicamente ser um bom processador, o K6-III teve vida relativamente curta. Foi lançado no início de 1999, e cerca de um ano depois foi descontinuado. Utilizando a tecnologia de 0,25 e com 21 milhões de transitores, o K6-III acabava tendo o custo de fabricação tão elevado quanto o de um Athlon, o novo processador da AMD, que tinha 22 milhões de transitores. A AMD acabou concentrando seus esforços no novo processador Athlon, e o K6-III sumiu do mercado. Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-55 O Athlon tinha muito melhores condições de concorrer com o Pentium III que o K6-III. Enquanto o K6-III ainda era baseado na plataforma Super 7, derivada dos soquetes usados pelos primeiros processadores Pentium, e utilizava uma tecnologia que começou com o K6, o Athlon era um processador totalmente novo, com uma arquitetura considerada de 7ª geração, superior à arquitetura do Pentium III. Mesmo cessando a produção do K6-III, a AMD continuou produzindo novas versões do K6-2, bem como o K6-III+ e o K6-2+, ambos destinados ao mercado mais lucrativo de PCs portáteis, e empregando a tecnologia de 0,18. O K6-III+ era similar ao K6-III, com menor consumo e funções especiais para gerenciamento de energia. O K6-2+ era similar ao K6-III+, porém sua cache L2 interna tinha apenas 128 kB. Esses processadores não participaram do mercado de PCs comuns, apenas dos portáteis. Processadores Cyrix Depois de lançar processadores controvertidos como o Cx486DLC (um 386 melhorado, que foi por muitos confundido com o 486), outros compatíveis com o 486 (Cx486DX2 e Cx486DX4), e outro intermediário entre o 486 e o Pentium (Cyrix 5x86), a Cyrix finalmente lançou um chip compatível com o Pentium, usado em placas equipadas com o Socket 7. Era o Cyrix 6x86, disponível nas versões PR120, PR133, PR150, PR166 e PR200. Cyrix 6x86 Ao contrário do que ocorreu com o AMD-K5, o 6x86 realmente chegou a concorrer com o Pentium. Algumas de suas versões, ao serem lançadas, eram mais velozes que a versão mais rápida disponível do Pentium. Por exemplo, quando foi lançado o 6x86 PR200, o Pentium mais veloz era o de 166 MHz. Só depois de algum tempo foi lançado o Pentium-200. Mais tarde com o lançamento do Pentium MMX, o 6x86 também foi atualizado, passando a incluir as mesmas instruções MMX. Passou então a ser chamado de 6x86MX. A Cyrix sempre criou chips velozes, muitas vezes melhores que os da Intel, mas também sempre teve um grande problema, que era a falta de uma planta industrial de alta capacidade. Em outras palavras, era capaz de desenvolver chips muito velozes, mas não tinha fábricas para produzi-los. Por isso, fazia contratos com outras empresas para que produzissem seus chips, como a Texas e a IBM. Quando foi comprada pena National Semiconductor, passou a ter chances de não apenas criar bons chips, mas 6-56 Hardware Total também produzi-los em alta escala, assumindo assim, sua merecida fatia no mercado de processadores. Infelizmente não foi o que ocorreu. A atuação da National não foi a esperada, e a sua porção “Cyrix” acabou sendo novamente vendida, desta vez para a VIA Technologies, fabricante de chipsets. Pouco depois do lançamento do Pentium, a Cyrix estava envolvida no projeto de um chip concorrente. Como a chegada deste chip ao mercado demorou, e a Intel já estava para lançar versões mais velozes do Pentium, o Cyrix 5x86 foi lançado como um concorrente do 486. A versão mais veloz deste chip, apesar de compatível com o 486, possuía desempenho equivalente ao de um Pentium-90. Apenas com o lançamento do seu novo chip, o 6x86, a Cyrix começou a competir realmente com o Pentium. Por exemplo, na época em que o Pentium mais veloz era o de 166 MHz, a Cyrix já produzia o seu 6x86 P200+, com desempenho superior ao de um Pentium200. O 6x86 não chegou a ser um concorrente ameaçador para o Pentium, apesar do seu preço mais baixo, devido ao baixo volume de produção. Figura 6.32 Cyrix 6x86. Bem curiosos são os clocks do 6x86. Seus clocks externos podem ser de 40, 50, 55, 60, 66 ou 75 MHz. Utiliza uma indicação PR (Pentium Rating) similar à do AMD K5 para designar o desempenho. O PR não coincide com o valor do clock. A tabela que se segue mostra as versões do 6x86, bem como seus clocks internos e externos. Modelo 6x86-P90+ 6x86-P120+ Clock interno Clock externo 80 MHz 40 MHz 100 MHz 50 MHz Multiplicador Consumo 2x 2x 15,5 W 17,8 W Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6x86-P133+ 6x86-P150+ 6x86-P166+ 6x86-P200+ 110 MHz 120 MHz 133 MHz 150 MHz 55 MHz 60 MHz 66 MHz 75 MHz 6-57 2x 2x 2x 2x 19,1 W 20,1 W 21,2 W 22,5 W As características do Cyrix 6x86 eram bastante similares às do Pentium, inclusive podia ser instalado nas mesmas placas de CPU que eram destinadas ao Pentium. Operava com uma alimentação de 3,3 volts, disponível em qualquer placa de CPU Pentium da sua época (1996). Existia também o 6x86L, com voltagens similares às do Pentium MMX (3,3 volts externos e 2,8 volts internos). Seu principal problema eram os estranhos valores utilizados pelos seus clocks externos, como 40, 55 e 75 MHz. Praticamente todas as placas de CPU para Pentium suportavam clocks externos de 50, 60 e 66 MHz apenas. Logo os fabricantes de placas de CPU passaram a oferecer compatibilidade com o 6x86, adicionando as opções para clocks externos de 40 e 55 MHz. Já o clock de 75 MHz tinha um grade problema. Os chipsets da época suportavam no máximo 66 MHz, portanto as placas de CPU deveriam ser “envenenadas” para suportar o 6x86-P200+, com seu barramento de 75 MHz. Além disso as memórias da época em geral não podiam operar confiavelmente a 75 MHz, o que resultou em muitos problemas nas placas de CPU que usavam o 6x86 modelo P200+. Processador Cyrix 6x86 Lançamento Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Cache L1 Clock Consumo 1996 0,35  64 bits 32 bits 4 GB 16 kB, unificada 80-150 MHz 15 a 22 W A cache L1 do Cyrix 6x86 era unificada, ou seja, era utilizada para código e dados. Outros processadores da época, bem como os modelos modernos, utilizam cache L1 dividida em duas seções independentes (em geral de mesmo tamanho), sendo uma para código e outra para dados. A comparação do modelo de 150 MHz com um Pentium-200 pode ser considerada bastante questionável. O maior rendimento dos “MHz” é em geral resultado do uso de uma arquitetura mais avançada, mas parece que este não foi o único fator envolvido. Se compararmos por exemplo o modelo de 80 MHz (PR90), vemos que ele se compara a um Pentium-90, portanto é 6-58 Hardware Total correto dizer que os “MHz” valem para ele, 1/8 a mais (12,5) do que valem para o Pentium. Fazendo o mesmo cálculo para os demais modelos, podemos levantar a seguinte tabela: Modelo 6x86-P90+ 6x86-P120+ 6x86-P133+ 6x86-P150+ 6x86-P166+ 6x86-P200+ Clock Cyrix 80 MHz 100 MHz 110 MHz 120 MHz 133 MHz 150 MHz Clock Intel 90 MHz 120 MHz 133 MHz 30 MHz 33 MHz 50 MHz Ganho adicional 12,5% 20% 20,1% 25% 25% 33% Parece curioso o fato do ganho de desempenho em relação à Intel ser de 12,5% para o modelo P90+, e de 33% para o modelo P200+. Deveriam ser valores parecidos, já que estamos utilizando a mesma arquitetura. A diferença fica por conta do clock externo. Note que para modelos com clocks normais, como o P150+ e o P166+ (clocks externos de 60 e 66 MHz, iguais aos da Intel), o ganho é de 25% (120 MHz valem 150, e 133 MHz valem 166). Este ganho representa a superioridade da arquitetura da Cyrix em comparação com a da Intel. Os ganhos são menores quando levamos em conta os barramentos mais lentos dos modelos P90+, P120+ e P133+. Da mesma forma, o incomum barramento de 75 MHz é responsável por um ganho ainda maior no desempenho, resultando em 33% a mais no modelo P200+, em comparação com um Pentium-150. Vemos portanto que uma boa parte deste ganho não é resultado apenas da arquitetura mais avançada, e sim do barramento “turbinado”. Talvez o Pentium-150 ou um Pentium-166 também recebessem um grau “PR200” se tivessem seus barramentos externos operando a 75 MHz. O baixo desempenho da FPU Cyrix O 6x86, assim como outros processadores da Cyrix, tinham uma unidade de ponto flutuante bastante limitada, mais lenta que modelos similares da Intel e da AMD. A tabela que se segue mostra os índices obtidos pelo Pentium-200, pelo K6/200 e pelo Cyrix 6x86-P200+. Os dois primeiros índices foram medidos com o Norton Sysinfo e com o WinBench 99. O terceiro índice (FPUWinMark) indica o desempenho da unidade de ponto flutuante, medido também com o Winbench 99. Processador e clock Pentium, 200 MHz AMD K6, 200 MHz 6x86 PR200 Norton 50 80 52 CPUMark32 380 520 420 FPUWinMark 750 640 380 Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-59 Observe que nos índices de processamento não numérico, o K6 mostrou ser bem superior ao Pentium. Já o 6x86 mostra-se apenas um pouco melhor que o Pentium-200. O motivo disso é que o 6x86 não é indicado pelo clock, e sim pelo índice PR (Pentium Rating). Esta diferença fez muitos vendedores compararem injustamente os processadores Cyrix (indicados com PR) com processadores AMD, que usavam o clock efetivo. Em outras palavras, um K6 de 200 MHz é bem mais veloz que um Cyrix PR-200+, mas o modelo da Cyrix levava vantagem no preço. Outro fato curioso pode ser também observado pela tabela acima. A unidade de ponto flutuante da Intel é melhor que as da AMD e da Cyrix, pelo menos para os processadores citados. A do Pentium leva pequena vantagem sobre a do K6, enquanto a do 6x86 mostrou ser bem mais lenta. Um 6x86-P200+ pode ser sensivelmente mais veloz que um Pentium-200 para processamentos comuns, mas ao executar tarefas numéricas, mais parece um Pentium-100. Apesar da confusão de números, a Cyrix teve o mérito de produzir processadores de baixo custo, que fizeram muito sucesso no mercado de PCs simples. Cyrix 6x86MX Depois que a Intel lançou o Pentium MMX, tanto a AMD como a Cyrix desenvolveram também seus chips de alto desempenho e com tecnologia MMX. É o caso do AMD K6, e também do Cyrix 6x86MX. As placas de CPU Pentium produzidas a partir de 1997 suportam um número ainda maior de processadores, graças à compatibilidade com modelos da AMD e da Cyrix. 6-60 Hardware Total Figura 6.33 Cyrix 6x86MX. Processador Cyrix 6x86MX Lançamento Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Cache L1 Clock Consumo 1997 0,35  / 0,25  64 bits 32 bits 4 GB 64 kB, unificada 133-233 MHz 17 a 27 W Basicamente este é o processador Cyrix 6x86, acrescido de instruções MMX, com clocks maiores e com cache L1 de 64 kB, ao invés dos apenas 16 kB existentes no 6x86. Foi produzido em várias versões, a partir de 133 MHz (PR166). Observe entretanto que em todos os processadores da linha 6x86, o clock não é igual ao índice PR. Por exemplo, o PR266 é apresentado em duas versões, um com 225 / 75 MHz (clocks interno e externo) e outro com 233 / 66 MHz. A tabela que se segue mostra os valores de clocks usados por este processador. Modelo 6x86MX-PR166 6x86MX-PR166 6x86MX-PR200 6x86MX-PR233 6x86MX-PR233 6x86MX-PR266 6x86MX-PR266 Clock interno 133 MHz 150 MHz 166 MHz 188 MHz 200 MHz 225 MHz 233 MHz Clock externo 66 MHz 60 MHz 66 MHz 75 MHz 66 MHz 75 MHz 66 MHz Multiplicador Consumo 2x 2,5x 2,5x 2,5x 3x 3x 3,5x 17,6 W 18,9 W 20,2 W 21,8 W 22,9 W 26,1 W 27,0 W Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-61 Cyrix Media GX Você não verá esses processadores em PCs comuns, mas sim em notebooks. Consiste em um 6x86MX acrescido de circuitos normalmente encontrados em chipsets, como controladores de memória e de disco. Como apresenta um alto índice de integração de componentes, é ideal para uso em PCs portáteis. A urna eletrônica utilizada nas eleições brasileiras é na verdade um PC modificado, equipado com um processador MediaGX. Cyrix M II Cerca de 1 ano após o seu lançamento, o 6x86MX teve seu nome mudado para M II. A troca de nome foi uma manobra de marketing, visando concorrer com o Pentium II, mais especificamente com o Celeron, ambos da Intel. Algumas versões mais velozes foram lançadas, mas logo a seguir a Cyrix começou a declinar, tendo sua participação no mercado cada vez mais reduzida. A National Semiconductor falhou na tarefa de produzir bons processadores, e seu terceiro lugar tornou-se cada vez mais distanciado dos líderes Intel e AMD. Figura 6.34 Processador Cyrix M II/333. Sua versão inicial PR300 ainda usava a tecnologia de 0,35 micron, mas novas versões passaram a utilizar a tecnologia de 0,25 micron, resultando em chips mais velozes e mais baratos. Enquanto a AMD tomou um caminho em direção ao mercado de PCs de alto desempenho, a Cyrix estabeleceu-se no mercado de PCs de médio e baixo custo. Seus processadores Cyrix M II e 6x866MX foram bons concorrentes para o Celeron e substitutos naturais para o Pentium MMX. Dominam a faixa de mercado de processadores com menos de 300 MHz e 6-62 Hardware Total que custam menos de 100 dólares, muito importantes nos PCs de baixo custo. A Cyrix possui modelos com clocks externos de 66, 75, 83 e 100 MHz, e diferentes multiplicadores. A tabela a seguir apresenta como exemplo, os clocks usados pelo Cyrix M II. Modelo M II / 300 M II / 300 M II / 333 M II / 333 M II / 350 Clock interno 225 MHz 233 MHz 250 MHz 250 MHz 300 MHz Clock externo 75 MHz 66 MHz 83 MHz 100 MHz 100 MHz Multiplicador Consumo 3x 3,5x 3x 2,5x 3,5x 24,9 W 25,5 W 27,6 W - OBS: Os dois últimos modelos da tabela estavam previstos para produção, mas infelizmente isto não ocorreu, inclusive os databooks informam que se tratam apenas de possíveis modelos a serem lançados, e não de modelos com lançamento prometido. A época do possível lançamento ocorreu na fase mais crítica do declínio da Cyrix/National, quando a produção estava sendo descontunuada. Como vemos, o Cyrix MII PR333 opera na verdade com o clock interno de 250 MHz. O Cyrix MII PR300 é oferecido em duas versões, uma de 225 MHz e outra de 233 MHz. O índice PR300 significa que o Pentium MMX, para alcançar desempenho semelhante no processamento de aplicativos de 32 bits do Windows, precisaria operar a 300 MHz. É errado comparar o Cyrix M-II PR300 com o AMD K6-2/300. Apesar de ambos terem o “300” em comum, existem diferenças no preço e no desempenho. O modelo PR300 da Cyrix tem o desempenho equivalente ao de um AMD K6-2 operando a 233 MHz. É portanto cerca de 20% mais lento que o AMD-K6-2/300. Infelizmente vemos comparações erradas feitas por muitos revendedores, indicando o M-II PR300 como sendo de 300 MHz. Para efeito de comparação com o Pentium MMX, a substituição de PR por MHz é válida, mas o mesmo não pode ser dito quando é feita comparação com o Pentium II e com o AMD K6-2. Em resumo, o M-II PR300 é um processador de 233 (ou 225) MHz, tão veloz quanto um AMD K6 de 233 MHz, e sensivelmente mais veloz que um Pentium MMX-300 (lembrando que o Pentium MMX-300 foi produzido apenas em versões para notebooks), mas com um custo bastante acessível. O Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-63 M-II PR333 é um processador de 250 MHz, com velocidade de processamento não numérico similar à de um AMD K6-2/233 (o K6-2 ganha na velocidade de processamento numérico). Foi um processador bastante adequado aos PCs de baixo custo. Processador e clock Cyrix MII PR300 6x86MX PR266 6x86MX PR233 6x86MX PR200 6x86 PR200 Norton 85 75 64 60 52 CPUMark32 560 540 470 430 420 FPUWinMark 520 460 420 390 380 É interessante observar o desempenho do processador Cyrix M II em comparação com outros modelos da Cyrix. Assim como ocorre em outras tabelas de desempenho mostradas neste capítulo, vemos na tabela acima os índices de desempenho para processamento não numérico medidos com os programas Norton Sysinfo e WinBench versão 1.0. (CPUMark32). Vemos também o índice de processamento numérico obtido com o Winbench 1.0. O 6x86MXPR200 é um pouco mais veloz que o 6x86PR200, graças à sua cache melhor com 64 kB. Os modelos PR200 e PR266 são um pouco mais rápidos, como era de se esperar, graças ao aumento do clock. O Cyrix M II é apenas um pouco mais veloz que o 6x86MX PR300. Aliás, se um M II PR300 fosse colocado para operar nas mesmas condições do 6x86MXPR266, os índices de desempenho obtidos seriam exatamente os mesmos, já que ambos são o mesmo processador, a única diferença foi a troca de nomes. Deixando de lado o desempenho, o M II apresenta também um consumo menor, graças à adoção da tecnologia e 0,25 micron. Processador Cyrix M II Lançamento Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Cache L1 Clock Consumo 1998 0,25  64 bits 32 bits 4 GB 64 kB, unificada 225-250 MHz 25 a 28 W Outros chips compatíveis com o Pentium Alguns fabricantes chegaram a produzir processadores similares ao Pentium, além da Intel, AMD e Cyrix. A IBM e posteriormente a National produziram processadores Cyrix, antes da empresa ser comprada pela Via Technologies. 6-64 Hardware Total Outros dois produtores independentes também assumiram uma fatia deste mercado, porém bem pequena. Um desses fabricantes foi a IDT. Seu chip IDT C6 (também chamado de WinChip C6) foi criado para concorrer com o Pentium MMX no mercado de PCs de baixo custo. O IDT C6 de 200 MHz é discretamente mais lento que o Pentium-200 MMX, e era mais barato que o AMD-K6 de 200 MHz, e com preço equivalente ao de um Cyrix 6x86MX de 200 MHz. O grande mérito do C6 era o seu baixo consumo de corrente, tornando-o um chip muito indicado para uso em computadores portáteis, que precisam economizar as baterias. Figura 6.35 Processador WinChip. A IDT (Integrated Device Technologies) é tradicional fabricante de memórias e chips especiais. Criou uma outra empresa, a Centaur Technologies, voltada para o projeto de chips. A Centaur criou o chip conhecido hoje como IDT Centaur C6 ou WinChip C6, compatível com o Pentium MMX com características bem diferentes das dos outros modelos disponíveis. O C6 é internamente mais simples que outros processadores, não possui recursos avançados como execução paralela (executar duas ou mais instruções ao mesmo tempo) nem predição de desvio (branch prediction), o que o faz perder um pouco de desempenho. Por outro lado, como não tem todos esses circuitos, é de produção mais simples e mais barata. Seus circuitos internos possuem outros tipos de recursos que melhoram o desempenho, apesar de serem simples. Processador WinChip C6 Lançamento Tecnologia 1998 0,35  Capítulo 6 – Processadores descontinuados Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Cache L1 Clock Consumo 6-65 64 bits 32 bits 4 GB 64 kB 180 a 240 MHz 9 a 16 W A tabela abaixo resume algumas características dos diversos modelos do WinChip C6. Modelo C6-180 C6-200 C6-255 C6-240 Clock interno e externo 180 MHz / 60 MHz 200 MHz / 66 MHz 225 MHz / 75 MHz 240 MHz / 60 MHz Multiplicador Potência a 3,5 V 3x 11,5 W 3x 13,0 W 3x 14,8 W 4x 15,8 W Potência a 3,3 V 9,5 W 10,5 W 11,6 W 12,5 W Este processador pode ser instalado em praticamente qualquer placa de CPU compatível com o Socket 7. É preciso regular a sua voltagem para valores 3,3 ou 3,5 volts, ou seja, como se fosse um Pentium P54C Standard ou VRE. O WinChip C6 não utiliza voltagens diferentes para o núcleo (Core) e barramento (I/O), como ocorre com os demais processadores modernos. O desempenho deste processador não é brilhante. Compara-se ao do Pentium MMX, mas é um pouco mais lento, se levarmos em conta clocks iguais. Realmente os seus maiores atrativos são o custo mais baixo, e a baixíssima dissipação de potência, tornando-o uma excelente opção para PCs portáteis. Pouco depois a Centaur, divisão da IDT responsável pelo WinChip, lançou a versão 2. Seus principais melhoramentos foram o clock externo de 100 MHz (o WinChip original suportava apenas 60, 66 e 75 MHz) e as instruções 3D Now, similares às do AMD K6-2. Processador WinChip 2 Lançamento Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Cache L1 1999 0,25  64 bits 32 bits 4 GB 64 kB 6-66 Clock Consumo Hardware Total PR200 a PR300 9 a 16 W A tabela abaixo mostra as características do WinChip 2. Modelo 200 233 266 300 Clock interno e externo 200 MHz / 66 MHz 233 MHz / 66 MHz 233 MHz / 100 MHz 250 MHz / 100 MHz Multiplicador Potência a 3,5 V 3x 12 W 3,5x 13 W 2,33x 14 W 2,5x 16 W Potência a 3,3 V 8,8 W 10 W 10,5 W 11,8 W A Centaur chegou a projetar o WinChip 3, mas este jamais entrou em produção. Estavam previstos clocks maiores, uma cache L1 de 128 kB (64 kB para código e 64 kB para dados) e o uso de tensões internas maiores, assim como ocorre com os demais processadores modernos. Com 2,8 volts internos o consumo da versão mais veloz (WinChip 3-333) seria inferior a 9,5 watts, e com a alimentação de 2,2 volts, o consumo seria menor que 5 watts. A IDT vendeu a Centaur para a Via Technologies. A Via reuniu as equipes da Centaur e da Cyrix (vendida pela National). Juntas essas equipes passaram a trabalhar nos novos processadores da Via, como o Cyrix III. Uma outra empresa, a Rise Technologies, chegou a ameaçar a entrada no mercado de processadores, com o seu chip Rise mP6. Era um chip também compatível com o Pentium MMX, e sua idéia era brigar no mercado de chips de baixo custo e baixo consumo de energia. Foi lançado nas versões de 166, 233 e 266 MHz, ficando no mesmo nível que o WinChip C6. Sua participação no mercado foi ínfima, e logo desapareceu. Resumo Todos os processadores citatos nesta seção são compatíveis com o Pentium, portanto possuem várias características semelhantes. Todos operam com 32 bits internos, 64 bits externos e barramento de endereços com 32 bits, podendo endereçar até 4 GB de memória. Todos eles possuem unidades de ponto flutuante integradas ao seu núcleo. Existem entretanto diferenças nos tamanhos das caches L1 e nos nos conjuntos de instruções (MMX, 3D Now, por exemplo). Também chama atenção a cache L2 do K6-III, que é integrada ao processador. Capítulo 6 – Processadores descontinuados Processador Bits internos e externos Pentium P54C 32 / 64 Pentium MMX 32 / 64 AMD K5 32 / 64 AMD K6 32 / 64 AMD K6-2 32 / 64 AMD K6-III 32 / 64 Cyrix 6x86 32 / 64 Cyrix 6x86MX 32 / 64 Cyrix M II 32 / 64 Winchip C6 32 / 64 Winchip 2 32 / 64 Rise mP6 32 / 64 Bits de endereço 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 6-67 Memória máxima Clock máximo Cache L1 Recursos 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 200 MHz 300 MHz PR166 300 MHz 550 MHz 450 MHz PR200 PR266 PR333 PR200 PR300 266 MHz 16 kB 32 kB 24 kB 64 kB 64 kB 64 kB * 16 kB 64 kB 64 kB 64 kB 64 kB 64 kB MMX MMX MMX, 3D Now MMX, 3D Now MMX MMX MMX MMX, 3D Now MMX * OBS: O K6-III é o único deste grupo que possui, além da cache L1, uma cache L2 integrada ao seu núcleo, com 256 kB. Arquitetura P6 Estudaremos agora os processadores de 6a geração produzidos pela Intel. Seu primeiro processador foi o Pentium Pro, lançado em 1995. Processadores de 6a geração foram bastante utilizados a partir de 1998, e ainda em 2001 eram populares. São os seguintes processadores:       Pentium Pentium Pentium Celeron Pentium Pentium Pro II II Xeon III III Xeon Apesar de tantos anos separarem os modelos antigos e os mais novos desta família, todos utilizam um núcleo similar, baseado na chamada arquitetura P6. Obviamente vários melhoramentos foram introduzidos ao longo dos anos, visando obter melhor desempenho. Apenas no final do ano 2000, com o lançamento do Pentium 4, os processadores de 6a geração da Intel começaram a dar lugar a uma arquitetura mais moderna. Pentium Pro O Pentium Pro foi o primeiro processador de 6a geração lançado pela Intel. Inicialmente chamado de P6, foi lançado em 1995, voltado para o mercado de servidores. Este processador opera com 32 bits, e utiliza memórias de 64 6-68 Hardware Total bits, da mesma forma como ocorre com o Pentium. Seu projeto foi otimizado para realizar processamento de 32 bits, sendo neste tipo de aplicação, mais veloz que o Pentium comum. Entretanto, perde para o Pentium ao realizar processamento de 16 bits, comum em muitos programas do Windows e nos jogos para MS-DOS, comuns na época do seu lançamento. Desta forma o Pentium Pro não poderia ser usado de forma eficiente e competitiva para os PCs de uso pessoal. Figura 6.36 Núcleo do Pentium Pro, com seus 5,5 milhões de transistores. Sua eficiência em processamento de 32 bits, aliada à capacidade multiprocessamento (vários Pentium Pro operando em conjunto) e melhor desempenho com quantidades elevadas de memória, fizeram com que o seu uso fosse direcionado para servidores de alto desempenho, baseados principalmente no Windows NT. O mercado de PCs domésticos e para pequenos escritórios continuou sendo dominado pelo Pentium e pelo Pentium MMX, entre 1995 e 1998. Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-69 Figura 6.37 Processador Pentium Pro. Vemos o detalhe do processador, com o núcleo e a cache L2. Processador Pentium Pro Lançamento Transistores no núcleo Tecnologia do núcleo Transistores na cache de 256 kB Transistores na cache de 512 kB Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock Consumo Cache L1 Cache L2 1995 5.500.000 0,35  15.500.000 (0,6 ) 31.000.000 (0,35 ) 64 bits 36 bits 64 GB 150 a 200 MHz 29 a 38 W 16 kB 256 kB ou 512 kB O Pentium Pro era muito caro, e um dos motivos do preço elevado era a sua cache L2 de 256 kB ou 512 kB integrada ao processador (coisa que na época era difícil de ser implementada com baixo custo). A maioria dos computadores usados entre 1995 e 1998 usavam muitos programas de 16 bits, e neste tipo de programa o Pentium comum e o Pentium MMX eram mais eficientes. O Pentium Pro por sua vez era mais eficiente apenas para processar instruções de bits, sendo menos eficiente para 16 bits. Apesar de não ter sido muito conhecido pelos usuários comuns, o Pentium Pro deu origem aos populares Pentium II, Celeron e Pentium III. Sua microarquitetura P6, foi integralmente utilizada no Pentium II, após sofrer modificações nas caches L1 e L2. A Intel passou a oferecer o Pentium II (1997) e o Celeron (1998) para os computadores pessoais, e o Pentium II Xeon para servidores (uma versão com cache L2 mais rápida e em maior quantidade). O Pentium II Xeon, abordado mais adiante neste capítulo, foi o substituto do Pentium Pro para uso em servidores. A tabela abaixo mostra algumas características do Pentium Pro. 6-70 Hardware Total Modelo 150 MHz, 256k 166 MHz, 512k 180 MHz, 256k 200 MHz, 256k 200 MHz, 512k L2 L2 L2 L2 L2 Clock interno e externo 150 MHz / 60 MHz 166 MHz / 66 MHz 180 MHz / 60 MHz 200 MHz / 66 MHz 200 MHz / 66 MHz Multiplicador Potência 2,5x 2,5x 3x 3x 3x 29,2 W 35 W 31,7 W 35 W 37,9 W Overdrives para Pentium Pro O Pentium Pro utilizava um tipo especial de soquete, chamado Socket 8. Foi tomado como base para a construção do Pentium II. Entretanto pouco depois do lançamento do Pentium II e do Pentium II Xeon (processadores mais avançados baseados na arquitetura P6), a Intel parou de lançar novos modelos do Pentium Pro, estacionando na marca de 200 MHz. Para permitir o aumento de desempenho em computadores baseados no Pentium Pro, a Intel criou Overdrives para esta plataforma. Internamente esses Overdrives eram Pentium II, mas externamente eram compatíveis com o Socket 8. Com eles era possível trocar o Pentium Pro 150 ou 180 para uma versão de 300 MHz, e trocar o Pentium Pro 166 e 200 poe uma versão de 333 MHz. Produto Código Pinos Soquete Voltagem Aplicação Pentium® II OverDrive® Processor UBPODP66X333 387 Socket 8 3.3V Substituir o Pentium Pro/150 e o Pentium Pro/180 por um Pentium II/300. Substituir o Pentium Pro/166 e o Pentium Pro/200 por um Pentium II/333. Pentium II Podemos considerar o Pentium II como um “relançamento” do Pentium Pro, com novas características, sendo as principais delas: Encapsulamento – Passou a utilizar um formato de cartucho chamado SECC. No interior deste cartucho metálico existe uma pequena placa contendo o processador e os chips de memória SRAM que formam a cache L2 de 512 kB. Novo conector – Ao invés de utilizar o tradicional Socket 7, utiliza o Slot 1. Trata-se de um conector linear, parecido com os slots das placas de CPU. Seus sinais digitais são derivados do Socket 8, usado no Pentium Pro. MMX – As novas instruções introduzidas no Pentium MMX vieram para ficar, e foram adicionadas à arquitetura P6 usada no Pentium II. Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-71 Cache L2 – Ao contrário da cache L2 de 256 kB instalada no mesmo substrato (a base do chip) que o processador Pentium Pro, o Pentium II utiliza uma cache L2 formada por chips SRAM totalizando 512 kB, instalados em uma placa de circuito. Cache L1 – Passou a ter 32 kB, contra apenas 16 kB do Pentium Pro. Otimizações para 16 bits – O microcódigo do Pentium Pro, otimizado para aplicações de 32 bits foi aumentando, passando a executar também com mais eficiência as aplicações de 16 bits, de uso bastante comum nos PCs para uso pessoal. Figura 6.38 Processador Pentium II. As modificações na cache L2, que passou a ser formada por chips independentes, possibilitaram a redução no custo de produção. Este era um processador destinado ao grande público, e não somente para os servidores, por isso seu custo deveria ser reduzido. 6-72 Hardware Total Figura 6.39 Núcleo do Pentium II, com seus 7,5 milhões de transistores. O uso do formato de cartucho pelo Pentium II tinha como principal motivo, a necessidade de acomodar o chip propriamente dito, além dos chips de memória SRAM que formavam a cache L2. Isso fazia com que este formato fosse o ideal. Sendo totalmente metálico e termicamente acoplado ao processador, também facilitava bastante a dissipação do calor. Processador Pentium II Lançamento Transistores no núcleo Tecnologia do núcleo Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock Consumo Cache L1 Cache L2 1997 7.500.000 0,35  / 0,25  64 bits 36 bits 64 GB 233 a 450 MHz 19 a 43 W 32 kB 512 kB O Pentium II introduziu um recurso chamado arquitetura DIB (Dual Independent Bus). Consiste em usar circuitos independentes para acesso à cache L2 e para o barramento externo. Enquanto o barramento externo opera com 66 MHz, a cache de nível 2 opera com a metade do clock interno do processador, usando um barramento independente. Desta forma, ambos os barramentos podem trabalhar de forma simultânea. Por exemplo, em um Pentium II de 400 MHz, a cache de nível 2 opera a 200 MHz. É o triplo da velocidade de acesso à cache externa no Pentium MMX, e da maioria dos Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-73 processadores compatíveis, como os da família K6. Sua cache interna possui 32 kB, sendo 16 kB para instruções e 16 kB para dados. Figura 6.40 Identificação da voltagem do processador. Uma das características interessantes introduzidas no do Pentium II e mantida nos processadores mais modernos é a sua capacidade de informar a sua voltagem de funcionamento do núcleo interno. Dependendo da versão do Pentium II, este núcleo poderá operar com 2.0 ou 2.8 volts. Felizmente o usuário não precisa se preocupar em configurar esta voltagem. O Pentium II e o Slot 1 (assim como o Socket 370, e Slot A, o Socket A e outros conectores mais modernos) apresentam 5 sinais chamados VID4, VID3, VID2, VID1 e VID0 (VID=Voltage Indentification). Através desses sinais, o Pentium II controla diretamente o regulador de voltagem da placa de CPU para que gere a tensão apropriada. Este sistema é muito melhor que o utilizado pelo Socket 7, no qual o usuário precisava configurar manualmente a voltagem de acordo com o processador a ser usado, através de jumpers da placa de CPU. A figura 40 mostra os valores de voltagem que podem ser gerados para o Pentium II por este processo. Não se preocupe com esta configuração, ela é feita automaticamente pelo processador e pela placa de CPU. Note que a tabela da figura 40 aplica-se apenas ao Pentium II. Processadores mais modernos utilizam outras convenções, com a maioria das tensões entre 1 e 2 volts. Assim como ocorre com qualquer processador moderno, o clock interno do Pentium II é obtido através da multiplicação do clock externo por um fator que é programado através de 4 dos seus pinos. As combinações desses sinais prevêem até o multiplicador 9x, que resulta no clock interno de 900 MHz, ao ser usado o barramento externo de 100 MHz. Nem todos esses multiplicadores são suportados para qualquer processador. As primeiras 6-74 Hardware Total versões do Pentium II suportam os multiplicadores 3,5x / 4x / 4,5x / 5x. Para evitar falsificações baseadas em overclock, a Intel resolveu “travar” os multiplicadores internos. Isto significa que cada processador utiliza seu próprio multiplicador interno, adequado ao seu clock, e o usuário não pode alterar o multiplicador como fazia nas placas de CPU para Socket 7. A maioria dos processadores atuais também utilizam multiplicadores travados. O Pentium II sofreu evoluções durante seu período de produção. Inicialmente era utilizada a tecnologia de 0,35 , e posteriormente foi adotada a tecnologia de 0,25 . O resultado imediato foi a redução da dissipação de calor. Além disso, as primeiras versões operavam com barramento externo de 66 MHz, passando a usar posteriormente o barramento externo de 100 MHz. A tabela que se segue resume algumas características das várias versões do Pentium II. Modelo 233 MHz, 0,35  266 MHz, 0,35  266 MHz, 0,25  300 MHz, 0,35  333 MHz, 0,25  350 MHz, 0,25  400 MHz, 0,25  450 MHz, 0,25  Clock interno e externo 233 MHz / 66 MHz 266 MHz / 66 MHz 266 MHz / 66 MHz 300 MHz / 66 MHz 333 MHz / 66 MHz 350 MHz / 100 MHz 400 MHz / 100 MHz 450 MHz / 100 MHz Multiplicador Potência 3,5x 4x 4x 4,5x 5x 3,5x 4x 4,5x 34,8 W 38,2 W 19,5 W 43,0 W 23,7 W 24,5 W 27,9 W 31,4 W Note como a adoção da tecnologia de 0,25  resultou em uma excepcional redução no consumo elérico, em comparação com a tecnologia de 0,35 . O modelo de 266 MHz / 0,35 , por exemplo, dissipava 38,2 W, enquanto o modelo de 266 MHz / 0,25  dissipava apenas 19,5 W, praticamente a metade. Como sempre ocorre com processadores recém lançados, as primeiras versões utilizam a tecnologia de fabricação da geração anterior. Com um número bem maior de transistores, a dissipação de calor é bastante elevada. Pouco tempo depois (no caso do Pentium II foram 8 meses de diferença) são lançadas as novas versões com a nova tecnologia de fabricação, com maiores clocks, menor dissipação de calor e menor custo. Quem compra um processador de uma nova família recém lançada sempre corre o risco de pagar caro e ter um PC com grande aquecimento. O Pentium II e a arquitetura de memória DIB Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-75 Na verdade foi o Pentium Pro o primeiro processador a utilizar esta arquitetura, mantida no Pentium II e em todos os processadores modernos, não somente os da Intel. Até o Pentium MMX e compatíveis, a memória DRAM e a memória cache L2 externa eram ligadas no mesmo barramento. Isto tornava o tráfego de dados mais congestionado, pois um único barramento de 64 bits era utilizado, ora para o processador receber dados da cache L2, ora para receber dados da memória DRAM. O outro inconveniente era que pelo fato de ambas as memórias utilizarem o mesmo barramento, seuas velocidades deveriam ser iguais. Com a DRAM operando a 66 MHz, a cache L2 também operava a 66 MHz. É claro que a cache L2 utiliza chips mais rápidos, capazes de realizar cada transferência em um único ciclo, enquanto a DRAM necessitava de mais ciclos. Mesmo assim era um inconveninete não poder usar clocks mais elevados para a cache L2. *** 35% *** Figura 6.41 Arquitetura DIB em um Pentium II/300. A arquitetura DIB (Dual Independent Bus) para acessos à memória consiste em utilizar dois barramentos de dados independentes (figura 41), sendo um para a DRAM e o outro para a cache L2. Desta forma a cache L2 poderia operar com um clock mais elevado, resultando em maior desempenho. No Pentium II, o clock da cache L2 era igual à metade do clock do núcleo do processador. Em um Pentium II/300, por exemplo, a cache L2 operava com 150 MHz (sempre a metade da freqüência do núcleo), enquanto a DRAM operava com apenas 66 MHz. Em processadores que não usavam a arquitetura DIB (modelos mais antigos), a cache L2 e a memória DRAM compartilhavam o mesmo barramento, com o mesmo clock. O Pentium II e o barramento de 100 MHz Pouco tempo depois da chegada ao mercado dos processadores Pentium II de 300 e 333 MHz, a Intel já estava em condições de evoluir para os 400 MHz. O problema era o barramento externo ainda limitado a 66 MHz. Memórias SDRAM mais rápidas para suportar maiores clocks já existiam, faltava apenas concluir o projeto do chipset i440BX, que opera com 100 MHz. As novas versões do Pentium II (a partir de 350 MHz) eram capazes de operar com 100 MHz externos. Note que não é permitido partir de um 6-76 Hardware Total Pentium II mais antigo, feito para operar externamente em 66 MHz, e fazer a sua instalação em uma placa de CPU equipada com o i440BX. Se isto for feito, o Pentium II não funcionará, ou apresentará comportamento errático. Ficaram portanto disponíveis as seguintes versões do Pentium II: 233, 266, 300 e 333 MHz: operam com clock externo de 66 MHz 350, 400 e 450 MHz: operam com clock externo de 100 MHz A partir de então todos os novos processadores passaram a utilizar clocks de 100 MHz e superiores. Pentium II Xeon Esta é uma versão especial do Pentium II, porém otimizada para uso em servidores e outros computadores que necessitem de desempenho mais elevado. Suas principais características avançadas foram posteriormente incorporadas em processadores mais novos, como o Pentium III e superiores. Figura 6.42 Pentium II Xeon. No detalhe vemos a placa existente no seu interior. A parte mais próxima do conector é o processador, e o chip na parte superior da placa é a cache L2. O Pentium II Xeon utiliza um slot parecido com o do Pentium II, mas não idêntico. Enquanto o Pentium II usa o chamado Slot 1, o Pentium II Xeon usa o chamado Slot 2. Não podemos instalar um Pentium II Xeon em placas de CPU para Pentium II, nem vice-versa. No interior do Pentium II Xeon encontramos, além do núcleo do processador, chips de memória SRAM extremamente velozes para formar a cache L2. Esta cache opera com a mesma freqüência do núcleo do processador (lembre-se que no Pentium II, a cache L2 opera com a metade da freqüência do núcleo). Foram produzidas versões com caches L2 de 512kB, 1 MB e 2 MB. Portanto em um Pentium II Xeon de 400 MHz, a cache L2 opera com 400 MHz, e não apenas com 200 MHz como no Pentium II. Além disso, o barramento externo opera com 100 MHz. Não foram lançadas versões do Pentium II Xeon com barramentos de 66 MHz. Capítulo 6 – Processadores descontinuados 6-77 Processador Pentium II Xeon Lançamento Transistores no núcleo Tecnologia do núcleo Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock Consumo Cache L1 Cache L2 1998 7.500.000 0,25  64 bits 36 bits 64 GB 400 e 450 MHz 30 a 47 W 32 kB 512 kB, 1 MB ou 2 MB Muitas placas de CPU para este processador possuem dois slots, permitindo a instalação de dois processadores, um recurso útil em servidores e suportado por sistemas operacionais apropriados, como o Windows NT. É possível conectar até 4 processadores Pentium II Xeon, utilizando placas de CPU apropriadas. Modelo Clock/cache L2 400 MHz / 512kb 400 MHz / 1 MB 450 MHz / 512kb 450 MHz / 1 MB 450 MHz / 2 MB Clock interno e externo 400 MHz / 100 MHz 400 MHz / 100 MHz 450 MHz / 100 MHz 450 MHz / 100 MHz 450 MHz / 100 MHz Multiplicador Potência 4x 4x 4,5x 4,5x 4,5x 30,8 W 38,1 W 34,5 W 42,8 W 46,7 W Note que o Pentium II Xeon tem características bem semelhantes às do Pentium II, como a cache L1 de 32 kB, as instruções MMX e os clocks de até 450 MHz (sendo 100 MHz externos). As principais diferenças ficam por conta da cache L2 maior e mais rápida, e ainda a possibilidade de operação em grupos de 4, características que tornam este processador indicado para o mercado de servidores e para PCs de altíssimo (na época) desempenho. Celeron Partindo do Pentium II, lançado em 1997, a Intel lançou em 1998 dois novos processadores. O Pentium II Xeon era voltado para PCs de altíssimo desempenho e servidores, enquanto o Celeron era um modelo para PCs simples. A principal diferença está nas caches L2: Processador Pentium II Pentium II Xeon Cache L2 512 kB, operando com a metade do clock do núcleo 512 kB, 1 MB e 2 MB, operando na freqüência do núcleo 6-78 Celeron Hardware Total Sem cache L2 Isso mesmo. Enquanto no Pentium II Xeon, o recurso utilizado para melhorar o desempenho foi aumentar a quantidade e a velocidade da cache L2, no Celeron a cache L2 foi simplesmente eliminada. Como operava apenas com seus 32 kB de cache L1, o Celeron era bem mais lento que o Pentium II. Um Celeron de 266 MHz, por exemplo, chegava a perder para o Pentium MMX/233 em termos de desempenho. Por isso alguns usuários maldosos o apelidaram de “Lentium”. Um outro fator que prejudicava o seu desempenho era o barramento externo de 66 MHz, usado mesmo na época em que o Pentium II já operava com 100 MHz externos, e que o Pentium III operava com 100 e 133 MHz externos. Este processador pode ser instalado nas mesmas placas de CPU projetadas para o Pentium II. O Celeron era uma alternativa barata em relação ao Pentium II, apesar de não apresentar vantagens em relação aos outros processadores para a sua faixa de preço, produzidos pela AMD e Cyrix. Pouco depois o Celeron sofreu melhoramentos e passou e incluir uma cache L2 de 128 kB. Apesar de ser 4 vezes menor que os 512 kB da cache L2 do Pentium II, a cache L2 da nova versão do Celeron (chamada inicialmente de Celeron-A) era integrada ao núcleo, e não formada por chips de memória isolados. Esta nova versão do Celeron foi o primeiro processador a integrar a cache L2 diretamente no núcleo, e operando com plena freqüência. Isto siginfica que o Celeron-A/300 tinha a cache L2 operando a 300 MHz, e não com os 150 MHz do Pentium II/300. Figura 6.43 Uma das primeiras versões do Celeron, ainda usando o encapsulamento SEPP para Slot 1. Explicando de forma simples, o primeiro Celeron era um Pentium II desprovido de cache L2, alojado em uma placa compatível com o Slot 1, mas sem o encapsulamento metálico. A primeira versão do Celeron operava com o clock interno de 266 MHz e externo de 66 MHz. Processador Celeron Lançamento Transistores 1998 7.500.000 (sem L2) / 19.000.000 (128 kB L2) Capítulo 6 – Processadores descontinuados Tecnologia Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de endereçamento Clock Consumo Cache L1 Cache L2 6-79 0,25  / 0,18  64 bits 32 bits 4 GB 266 MHz a 900+ MHz 14 a 27 W 32 kB 0 kB (antigos), 128 kB (novos) Como o primeiro Celeron era desprovido do cartucho metálico encontrado no Pentium II, para fazer a sua instalação era preciso adquirir um cartucho metálico ou um mecanismo de retenção apropriado. O nome do soquete é “Slot 1”, mas o nome do encapsulamento do Celeron é o SEPP (Single Edge Processor Package). O próximo passo na evolução do Celeron foi a mudança de formato. A Intel criou um novo soquete chamado Socket 370, com os mesmos sinais digitais do Slot 1, porém com formato similar aos usados nos processadores mais antigos. Seu soquete é do tipo ZIF. Este encapsulamento é chamado de PPGA (Plastic Pin Grid Array). Figura 6.44 Processador Celeron PPGA - Socket 370. Mesmo depois do lançamento do Pentium III, o Celeron continuou sendo uma versão reduzida do Pentium II, com menos cache L2. Portanto não possuía os recursos avançados do Pentium III. Apenas a partir da versão chamada “Mendocino”, o Celeron passou a ser, não uma versão reduzida do Pentium II, mas sim do Pentium III. Passou também a utilizar o 6-80 Hardware Total encapsulamento FP-PGA (Flip-Chip Pin Grid Array), o mesmo das versões mais recentes do Pentium III. Figura 6.45 Celeron com encapsulamento FC-PGA. Resumindo, o Celeron foi produzido em três versões: 1) Sem cache L2, com encapsulamento SEPP (65) 2) Com cache L2 de 128 kB, em encapsulamentos SEPP e PPGA (66) 3) Com cache L2 de 128 kB, núcleo de Pentium III, FC-PGA (68) Os números indicados ao lado são obtidos com o programa CPUID, fornecido pela Intel, para a identificação dos seus processadores. A tabela que se segue mostra os clocks nas quais essas versões foram produzidas: Modelo CPUID 266 300 300A 333 366 400 433 466 500 533 533A 566 600 633 666 65 65 66 66 66 66 66 66 66 66 68 68 68 68 68 Clock interno e externo 266 MHz / 66 MHz 300 MHz / 66 MHz 300 MHz / 66 MHz 333 MHz / 66 MHz 366 MHz / 66 MHz 400 MHz / 66 MHz 433 MHz / 66 MHz 466 MHz / 66 MHz 500 MHz / 66 MHz 533 MHz / 66 MHz 533 MHz / 66 MHz 566 MHz / 66 MHz 600 MHz / 66 MHz 633 MHz / 66 MHz 666 MHz / 66 MHz Multiplicador Cache L2 4x 4,5x 4,5x 128 kB 5x 128 kB 5,5x 128 kB 6x 128 kB 6,5x 128 kB 7x 128 kB 7,5x 128 kB 8x 128 kB 8x 128 kB 8,5x 128 kB 9x 128 kB 9,5x 128 kB 10x 128 kB Consumo 16,6 W 18,4 W 18,4 W 19,7 W 21,7 W 23,7 W 24,1 W 25,6 W 27,0 W 28,3 W 14,0 W 14,9 W 19,6 W 20,2 W 21,1 W Capítulo 6 – Processadores descontinuados 700 733 766 800 850 900 68 68 68 68 68 68 6-81 700 MHz / 66 MHz 733 MHz / 66 MHz 766 MHz / 66 MHz 800 MHz / 100 MHz 850 MHz / 100 MHz 900 MHz / 100 MHz 10,5x 11x 11,5x 8x 8,5x 9x 128 kB 128 kB 128 kB 128 kB 128 kB 128 kB 21,9 W 22,8 W 23,6 W 24,5 W 25,7 W 26,7 W Como vimos, os processadores Celeron foram lançados em diversas versões (ID=65, ID=66 e ID=68), modelos antigos sem cache L2 e modelos subseqüentes com cache L2 de 128 kB. Modelos novos com barramento externo de 100 MHz e modelos anteriores com barramento de 66 MHz. Modelos com encapsulamento SEPP, PPGA e FC-PGA, modelos com tecnologias de 0,25  e de 0,18 , modelos com diferentes valores de tensões de alimentação. Por isso encontramos muitas diferenças entre a potência dissipada por esses processadores, mesmo levando em conta modelos de clocks iguais. Na tabela acima usamos como referência para potência dissipada, sempre o valor mais alto entre os modelos disponíveis. Um grande problema do Celeron é o seu barramento externo de 66 MHz, o que o prejudica bastante o seu desempenho. A cache L2 de apenas 128 kB, contra 256 kB do Pentium III, também reduz o desempenho, mas a sua privação de funcionar com clocks externos de 100 ou 133 MHz, como ocorre com o Pentium III, penaliza ainda mais o desempenho. Finalmente a partir da versão de 800 MHz, a Intel passou a utilizar nesses processadores, o clock externo de 100 MHz. Ao final do ano 2000, o Celeron ainda estava em plena produção, e com novos modelos lançados, por isso seria justo não incluí-lo neste capítulo, que trata apenas de processadores descontinuados. Ocorre que a Intel tem planos de tornar o Pentium 4 seu principal processador de 32 bits, e deixar o Pentium III para aplicações mais simples de 32 bits (assim como o Itanium será o modelo mais avançado, para 64 bits). Desta forma o Pentium III logo substituirá o Celeron como modelo mais simples, para uso em PCs mais baratos. O Celeron será portanto em breve descontinuado. Resumo Vamos apenas apresentar uma tabela que resume algumas características dos processadores de arquitetura P6 estudados até agora. Processador Pentium Pro Celeron Bits Internos/ externos 32 / 64 32 / 64 Bits de endereço Memória máxima Cache Cache L2 L1 36 32 64 GB 4 GB 16 kB 32 kB 256, 512, 1 MB 0, 128 kB 6-82 Pentium II Pentium II Xeon Hardware Total 32 / 64 32 / 64 36 36 64 GB 64 GB 32 kB 32 kB 512 kB 512 kB, 1 MB, 2 MB Miniaturização e número de transistores O avanço dos processadores, que têm ficado cada vez mais poderosos e mais complexos é devido principalmente ao aumento do número dos transistores que formam seus circuitos. Este aumento, por sua vez, é possível graças à sua miniaturização. A tabela abaixo mostra os principais processadores lançados pela Intel e AMD nos últimos anos, o tamanho inicial e o número de transistores de cada um deles. Processador 4004 8008 8080 8085 8086 286 386 486DX 486DX4 Pentium Pentium Pro AMD K5 Pentium MMX AMD K6 Pentium II AMD K6-2 Pentium III Pentium IIIE AMD K6-III AMD Athlon AMD Athlon T-Bird AMD Duron Pentium 4 Lançamento 1971 1972 1974 1976 1978 1982 1985 1989 1994 1993 1995 1996 1997 1997 1997 1998 1999 2000 1999 1999 2000 2000 2000 Tecnologia 10  10  6 3 3 1,5  1,5  1 0,6  0,8  0,35  0,35  0,35  0,35  0,35  0,25  0,25  0,18  0,25  0,25  0,18  0,18  0,18  Transistores 2.300 3.500 6.000 6.500 29.000 134.000 275.000 1.200.000 1.600.000 3.100.000 5.500.000 4.300.000 4.500.000 8.800.000 7.500.000 9.300.000 9.500.000 24.000.000 21.000.000 22.000.000 37.000.000 25.000.000 42.000.000 A partir de 2001, novos processadores passarão a utilizar a tecnologia de 0,13, resultando em menores custos, menor dissipação de calor e obviamente circuitos mais complexos. A adoção desta tecnologia é necessária para possibilitar a produção de processadores superiores a 1000 MHz com baixa dissipação de calor. Capítulo 6 – Processadores descontinuados //// FIM //////// 6-83 Capítulo 7 Processadores modernos É um pouco difícil definir o que é um processador “moderno”. O que é moderno hoje pode ser obsoleto dentro de dois anos, e ser descontinuado (ou seja, deixar de ser fabricado) dentro de três ou quatro anos. Seja como for, dedicamos este capítulo aos modelos comuns no ano 2001, e que certamente continuarão em produção por mais alguns anos:       Intel Pentium III Intel Pentium 4 Intel Xeon AMD Duron AMD Athlon Cyrix III Nomes confusos Antigamente os processadores tinham nomes bastante simples. Todo mundo sabia que depois do 80286, o próximo processador a ser lançado seria o 80386, depois o 486, e assim por diante. Depois que a Intel perdeu uma briga judicial para a Cyrix a respeito da “marca registrada” 486, os processadores passaram a ter nomes ao invés de números. O P5 era o nome provisório do Pentium, enquanto P6 foi usado provisoriamente pelo Pentium Pro. O Pentium MMX era chamado de Klamath durante seu período de desenvolvimento. Hoje tanto a Intel como a AMD e a Cyrix utilizam esta estragégia de marketing. Usam nomes provisórios para seus processadores, para aplicarem o nome definitivo apenas na ocasião do seu lançamento. O 7-2 Hardware Total Pentium 4, por exemplo, passou um bom tempo sendo chamado de Willamate, o Itanium foi chamado antes de Merced, e assim por diante. Mesmo após o lançamento, um processador pode passar a ter nome e sobrenome. Por exemplo, os primeiros processadores Pentium III eram de classe Katmai, bastante similares ao Pentium II. Mais tarde foi criado o Pentium III Coppermine, com vários melhoramentos, e finalmente o Pentium III Tualatin. Com processadores sendo lançados em novas versões quase mensais, o use desses “apelidos” ajuda a chamar atenção. Por incrível que pareça, para um técnico ou especialista em hardware também é importante conhecer a maioria dessas classificações. Pentium III O Pentium III foi lançado em 1999, inicialmente como um melhoramento do Pentium II. Utilizava o encapsulamento em forma de cartucho chamado SECC2 (Single Edge Contact Cartridge 2), uma versão derivada do SECC, usado pelo Pentium II. Também foram produzidas versões com encapsulamento SECC, idêntico ao do Pentium II. Outro ponto idêntico é o conector da placa de CPU, o conhecido Slot 1, também chamado de SC242. Figura 7.1 Pentium III com encapsulamento SECC2. Os primeiros processadores Pentium III utilizavam o núcleo Katmai, semelhante ao do Pentium II, porém com pequenas diferenças, como as novas instruções SSE (Streamed SIMD Extensions), voltadas para processamento 3D e multimídia. Capítulo 7 – Processadores modernos 7-3 *** 35% *** Figura 7.2 Pentium III com encapsulamento FC-PGA. O novo núcleo Coppermine foi introduzido em meados do ano 2000. Além de utilizar a tecnologia de 0,18 , o Coppermine traz a nova cache L2 integrada ao núcleo. Esta nova versão do Pentium III passou a ser produzida no tradicional encapsulamento SECC2 e também no novo FC-PGA (Flip Chip Pin Grid Array). Já em meados de 2001 a Intel lançou o Pentium III Tualatin. Sua principal característica é a tecnologia de 0,13 , resultando em menor custo de produção e menor dissipação de calor. Foi introduzido com este modelo, o encapsulamento FC-PGA2, e passaram a ser oferecidas versões com 256 kB e com 512 kB de cache L2 integrada ao núcleo. O Pentium III Katmai Apesar de já ter sido substituído por versões mais novas (Coppermine e Tualatin), é importante estudar o Pentium III Katmai, já que suas características básicas foram mantidas nas novas versões. Em 1999 a Intel lançou a primeira versão do Pentium III construído com o núcleo Katmai, o mesmo do Pentium II, acrescentando algumas alterações importantes:  Maiores clocks que o Pentium II 7-4 Hardware Total     Novas instruções para multimídia e 3D (SSE) Identificação do processador através de número de série Pequena alteração no encapsulamento, que passou a ser SECC2 Clock externo de 100 MHz, e posteriormente de 133 MHz Processador Pentium III Katmai Lançamento 1999 Transistores 9.500.000 Tecnologia 0,25  Encapsulamento SECC ou SECC2 Barramento de dados 64 bits Barramento de endereços 36 bits Capacidade de memória 64 GB Clock interno 450 a 600 MHz Clock externo 100 ou 133 MHz Consumo 26 a 36W Cache L1 32 kB Cache L2 512 kB, “half speed” Novos recursos: Instruções SSE, número de série, encapsulamento SECC2 ou SECC. A mais relevante alteração foi a introdução das novas instruções SSE (Streaming SIMD Extensions). São instruções especializadas em operações comuns em aplicações de áudio, vídeo e geração de imagens tridimensionais. Sem essas instruções, o processador teria que utilizar combinações de outras instruções clássicas para realizar o mesmo trabalho. Essas instruções são SIMD (Single Instruction, Multiple Data – instrução única para múltiplos dados) e facilitam os processamentos citados, pois envolvem a aplicação de cálculos fixos a grandes seqüências de dados. Essas instruções tem portanto o objetivo de aumentar a velocidade de processamento de aplicações de multimídia a geração de imagens 3D, apesar de também servir como resposta à tecnologia 3D Now da AMD, utilizada a partir do processador K62, desde 1998. A inclusão de um número de série em cada processador Pentium III foi uma questão polêmica, tanto assim que ele foi eliminado no Pentium 4. Quando habilitado pelo usuário, este recurso permite ao processador informar um número único quer o identifica entre todos os demais processadores. Com ele tornam-se mais seguras as transações comerciais pela Internet, e torna mais simples e confiável a identificação de um determinado PC dentro de uma rede. Muitos usuários reclamamaram sobre outra questão, que é a privacidade. Como cada processador tem seu próprio número, o usuário Capítulo 7 – Processadores modernos 7-5 pode deixar um “rastro” nos sites percorridos ao acessar a Internet (é claro, se este recurso estiver habilitado, e se o computador do usuário estiver carregado com software próprio para prestar esta informação). A outra preocupação é que o uso desta identificação se tornar padrão, os fabricantes de software poderão vincular o número de série do processador ao número de série dos seus softwares. Desta forma seria fácil detectar ou impedir o uso de cópias ilegais de software, um golpe mortal sobre a pirataria. A Intel oferece um software que permite ao usuário desabilitar o número de série. Na verdade o número não é apagado, apenas o processador é impedido de informá-lo. A desabilitação só tem efeito depois que é executado um novo RESET. Da mesma forma, para habilitá-lo é preciso executar um RESET para que volte a ser usado. Os BIOS de placas de CPU para este processador também permitem desativar o número de série, através do CMOS Setup. Note que a cache L2 do Pentium III Katmai não é integrada ao seu núcleo, ou seja, é formada por chips discretos adicionais (“discretos”, significa que tratam-se de componentes independentes do processador). Possui 512 kB e opera com a metade da freqüência do processador, a exemplo do que ocorria com o Pentium II. Foi notável no ano de 98 a expansão da AMD com o seu processador K6-2. Esses processadores possuem dois conjuntos de instruções que se juntam às instruções do Pentium original: MMX (Multimedia Extensions, idênticas às da Intel) e 3D Now!, especializadas no processamento de imagens 3D (esta tecnologia foi mantida nos processadores mais novos da AMD, como o Athlon e o Duron). Tanto o Pentium MMX, o Celeron e o Pentium II possuem as instruções MMX, mas nada semelhante às instruções 3D Now! da AMD. As novas instruções introduzidas pela Intel rivalizam com a tecnologia 3D Now!. Passamos a ter a Intel com as tecnologias MMX e SSE (também chamada de MMX2), e a AMD com as tecnologias MMX e 3D Now!. Para que os diversos programas já disponíveis façam uso do 3D Now é preciso que seja instalado o pacote DirectX 6.0 ou superior. Para usar as novas instruções SSE do Pentium III é necessário instalar o DirectX 6.1 ou superior. O DirectX pode ser obtido em http://www.microsoft.com/directx. Periodicamente a Microsoft libera novas versões do DirectX. No Windows ME, por exemplo, era fornacido o DirectX 7.1. Poucos meses depois estava liberada a versão 8.0. Novas versões do DirectX visam dar suporte à utilização dos recursos encontrados nos novos processadores. 7-6 Hardware Total Muitas placas de CPU para Pentium II podem ser usadas para instalar um Pentium III, desde que o barramento externo seja de 100 MHz. Placas para Pentium II mais antigas operavam com apenas 66 MHz (ex: chipset i440LX), e desta forma não aproveitavam todo o potencial do Pentium III. Logo a seguir, pequenas modificações de hardware e de BIOS foram feitas nas placas para Pentium II disponíveis na época, visando não apenas dar suporte ao Pentium III, mas aproveitar todo o seu potencial. Também deve ser tomado cuidado com a questão do cooler. Existem coolers que são próprios para o Pentium II, e outros que são próprios para o Pentium III. O Pentium II possui na sua parte posterior uma chapa metálica para acoplar o ventilador e facilitar a dissipação de calor. O seu encapsulamento é conhecido como SECC. O Pentium III usa o SECC2 (apesar de existirem versões com o SECC, igual ao do Pentium II), que não possui esta chapa metálica, ficando exposta a placa onde está o processador e a cache L2. Conjuntos de ventilador/dissipador para o Pentium III SECC2 deverão conter a chapa metálica apropriada. Figura 7.3 Cartuchos SECC e SECC2, vistas frontais e traseiras. O núcleo Katmai era construído com a tecnologia de 0,25 e era alimentado por uma tensão de 2 volts. Inicialmente foram lançadas versões de 450 e 500 MHz, ambas com clocks externos de 100 MHz. Posteriormente foram lançadas as versões de 550 e 600 MHz (clock externo de 100 MHz), e finalmente as de 533 e 600 MHz com clocks externos de 133 MHz. Para não fazer confusão com versões com clock externo de 100 MHz, passou a ser usado um sufixo “B”. Por exemplo, o Pentium III/600 tem clock externo de 100 MHz, enquanto o Pentium III/600B opera com clock externo de 133 MHz. Todos os modelos Katmai têm encapsulamento SECC ou SECC2 e possuem cache L2 no cartucho, com 512 kB e operando com a metade da freqüência do núcleo do processador. Modelo Clock interno e externo Multiplicador Potência Capítulo 7 – Processadores modernos Pentium Pentium Pentium Pentium Pentium Pentium III/450 III/500 III/533B III/550 III/600 III/600B 450 MHz / 100 MHz 500 MHz / 100 MHz 533 MHz / 133 MHz 550 MHz / 100 MHz 600 MHz / 100 MHz 600 MHz / 133 MHz 7-7 4,5x 5x 4x 5,5x 6x 4,5x 26,6 W 29,3 W 31,1 W 32,2 W 36,1 W 36,1 W Avanços da miniaturização Sem dúvida um dos fatores que contribuiu (como sempre contribui) para a evolução do Pentium III foi a redução no tamanho dos minúsculos transistores que os formam. Ao ser lançado em 1997, o Pentium II usava a tecnologia de 0,35 mícron (ou seja, cada minúsculo transistor media 0,35 milésimos de milímetro). Já o Pentium II de 333 MHz introduziu a tecnologia de 0,25 mícron. Os atuais modelos utilizam a tecnologia mais recente, 0,18 mícron. A partir de meados de 2001, começou o uso da tecnologia de 0,13 mícron. Ao utilizar transistores menores é possível produzir processadores com clocks mais elevados e com menos aquecimento. Sem dúvida a elevada dissipação de calor é o maior obstáculo para atingir clocks elevados. Portanto ao reduzir o aquecimento, os fabricantes de processadores podem lançar modelos com clocks mais elevados, ainda mantendo níveis de aquecimento aceitáveis. Outra vantagem das tecnologias de transistores menores é a redução no tamanho do chip. Ao ocupar menos espaço, torna-se possível acrescentar mais circuitos, ou seja, mais recursos. Desta forma foi possível acrescentar aos processadores, instruções MMX, instruções SSE e integrar a cache L2 ao núcleo do processador. Finalmente temos a vantagem da redução dos preços. Preços de processadores são em parte definidos por questões comerciais, mas também em parte por questões técnicas. Ao reduzir o tamanho de um chip, é possível produzir um número maior deles em cada lote. Isto resulta em redução do custo de produção que pode ser repassada ao usuário final. 7-8 Hardware Total Figura 7.4 Base de silício onde são construídos os chips. A figura 4 mostra a base de silício (waffer) na qual são produzidos os chips. Esta base tem 20 ou 30 cm de diâmetro, dependendo do equipamento usado na produção. Os pequenos quadrados estampados na base (mostrados em detalhe à direita) são os processadores. Quanto menor é o tamanho dos transistores, maior é o número de processadores que podem ser construídos em cada waffer, e desta forma, menor poderá ser o custo unitário. A adoção de tecnologias de produção com transistores menores permite lançar novas versões de processadores mais rápidos, com menor dissipação de calor e menor custo. Outro melhoramento importante foi o aumento do clock externo, permitindo o uso de memórias mais rápidas. Desde o lançamento do Pentium, a comunicação entre o processador e o seu exterior (o que inclui a memória RAM) era feita com o clock de 66 MHz, ou seja, permitia realizar teoricamente até 66 milhões de acessos à memória por segundo. Em 1998 o barramento do Pentium II passou a operar com até 100 MHz, possibilitando o uso das memórias classificadas como PC100. Em 1999 chegaram ao mercado modelos do Pentium III com clock externo de 133 MHz (ainda com o núcleo Katmai – Pentium III/533B e Pentium III/600B), permitindo assim o uso de memórias PC133. Se o clock externo do processador não tivesse aumentado, boa parte dos ganhos de desempenho seria colocada a perder. As versões de 233 a 333 MHz do Pentium II funcionavam com clock externo fixo em 66 MHz. Quanto mais elevado era o seu clock interno, mais difícil era obter desempenho mais elevado. Compare a relação entre clock interno e externo para esses processadores: Capítulo 7 – Processadores modernos Processador Pentium II/233 Pentium II/266 Pentium II/300 Pentium II/333 Clock interno 233 MHz 266 MHz 300 MHz 333 MHz 7-9 Clock externo 66 MHz 66 MHz 66 MHz 66 MHz Multiplicador 3.5x 4x 4.5x 5x Comparando os multiplicadores 3.5x e 5x do Pentium II/233 e do Pentium II/333, respectivamente, podemos afirmar que a capacidade do Pentium II/333 em buscar dados e instruções na memória manteve-se fixa (ou seja, aumentou 0%), enquanto a capacidade de processamento aumentou em 42%. Sendo assim, o aumento global no desempenho do processador não foi de 42%, fixou-se em um índice menor. Medidas de desempenho feitas com programas especializados mostraram que o desempenho do Pentium II/333 é apenas 35% maior que o do Pentium II/233, e não 42% como seria se o clock interno fosse o único determinante da velocidade de um processador. Isto mostra que para aproveitar integralmente o aumento do clock interno, é preciso melhorar o desempenho dos acessos à memória. Esta situação foi melhorada com o lançamento de novos modelos do Pentium II e posteriormente do Pentium III, com clock externo de 100 MHz, valor 50% maior que 66 MHz. As primeiras versões do Pentium II a usarem o novo clock externo de 100 MHz foram as de 350 e 400 MHz. Comparando o Pentium II/350 com o Pentium II/233, temos aumentos de 50% tanto no clock interno como no externo. Como resultado de ambos os clocks terem aumentado em 50%, o desempenho do Pentium II/350 é também 50% maior que o do Pentium II/233. Novos modelos do Pentium II, que deu lugar ao Pentium III, foram lançados com clocks mais elevados. Em agosto/1999 tínhamos o Pentium III/600, ainda operando com o clock externo de 100 MHz. Usando o multiplicador 6x, o barramento de 100 MHz deste processador já era considerado lento em relação aos 600 MHz que usava internamente. Para melhorar a situação, foram lançadas em setembro/1999 (ainda com o núcleo Katmai) as primeiras versões do Pentium III com barramento externo de 133 MHz. Com 600 MHz internos e 133 MHz externos, o multiplicador usado é 4.5x, menos ruim que o 6x usado na versão anterior. Por mais que se procure desenvolver memórias mais rápidas, um problema sempre ocorre na evolução dos processadores: a velocidade das memórias não acompanha a mesma evolução que a velocidade dos processadores. No primeiro Pentium lançado, tanto o clock interno como o externo eram de 66 7-10 Hardware Total MHz, portanto o multiplicador era 1x. Nos modelos mais recentes do Pentium III são usados multiplicadores elevados como 6x e superiores. No Pentium III de 1000 MHz (barramento externo de 133 MHz), o multiplicador é 7.5x. Isto significa que a velocidade do processador evoluiu 7.5 vezes mais que a velocidade das memórias. Felizmente a Intel e outros fabricantes de processadores utilizaram uma forma de melhorar este quadro: utilizar uma memória cache L2 mais rápida, operando com a mesma freqüência do núcleo do processador. Esta é uma das principais características do Pentium III Coppermine. Pentium III Coppermine A criação desta nova versão do Pentium III foi possível graças ao desenvolvimento da tecnologia de fabricação com 0,18. Com transistores menores, tornou-se possível embutir a cache L2 no próprio núcleo do processador. O Celeron foi o primeiro processador a utilizar este recurso, com sua cache L2 de 128 kB operando na mesma freqüência do núcleo. O Pentium III Coppermine tem cache L2 embutida (on-die) e também operando na mesma freqüência do núcleo (full speed). Em outras palavras, em um Pentium III Coppermine de 600 MHz, a cache L2 opera com 600 MHz, enquanto nas versões Katmai de 600 MHz, a cache L2 operava com apenas 300 MHz. Processador Pentium III Coppermine Lançamento 1999 Transistores 28.000.000 Tecnologia 0,18  Encapsulamento SECC, SECC2 e FC-PGA Barramento de dados 64 bits Barramento de endereços 36 bits Capacidade de memória 64 GB Clock interno 500 a 1.133 MHz Clock externo 100 ou 133 MHz Consumo 16 a 36 W Cache L1 32 kB Cache L2 256 kB (on-die, full speed) Novos recursos: Além dos já presentes no modelo Katmai, este modelo tem a nova cache L2 on die, com 256 kB, tecnologia de 0,18 e menor consumo de energia. Passou a ser produzido também no encapsulamento FC-PGA. A versão Coppermine do Pentium III incorpora um grande melhoramento na cache L2. A Intel chama a tecnologia de Advanced Transfer Cache. Com Capítulo 7 – Processadores modernos 7-11 a adoção do processo de fabricação com 0,18 mícron no lugar de 0,25 mícron, tornou-se possível incorporar a cache L2 ao próprio núcleo do processador, ao invés de utilizar chips SRAM independentes. Apesar de ter agora apenas 256 kB, a cache L2 do Pentium III é acessada com a mesma velocidade do núcleo, e não mais com a metade deste valor. Em um Pentium III /600E, o clock de acesso à cache L2 é de 600 MHz, e não de 300 MHz como no Pentium III/600. De certa forma, dobrar a velocidade de acesso à cache L2 compensa com vantagem a sua redução em tamanho pela metade. Melhor ainda, a transferência de dados entre a cache L2 e o núcleo do processador não é feito mais em grupos de 64 bits, e sim em grupos de 256 bits, ou seja, 4 vezes mais rápido. Comparando de forma simplificada, a cache L2 do Pentium III Coppermine tem tamanho duas vezes menor, mas sua taxa de transferência de dados para o processador é 8 vezes maior. O Pentium III/600 foi o último a ser produzido com a cache L2 “tradicional”, com 512 kB (núcleo Katmai), formada por chips SRAM e acesso em 64 bits. Todas as novas versões do Pentium III, de 600 MHz em diante, além das versões 550E, 533EB e 500E apresentam cache L2 na nova arquitetura. A tabela que se segue compara as caches L2 utilizadas nos últimos anos. Processador Tamanho da cache L2 Tipo de cache L2 Número Clock da de bits cache L2 Pentium MMX 512 kB Chips SRAM na placa de CPU Chips SRAM no cartucho Integrado ao núcleo 64 66 MHz 64 Metade do clock do núcleo Clock igual ao do núcleo Pentium II e III 512 kB original (Katmai) Pentium IIIE 256 kB (Coppermine) 256 Você pode encontrar no Pentium III Coppermine, sufixos como B, E e EB. Os sufixos são usados apenas quando necessários, para diferenciar entre modelos diferentes, porém de mesmo clock. O sufixo “E” indica que o Pentium III é um modelo construído com tecnologia de 0,18 mícron e com Advanced Transfer Cache de 256 kB (núcleo Coppermine). Da mesma forma, o sufixo B indica o clock externo de 133 MHz (pode ser núcleo Katmai ou Coppermine). Entretanto a ausência desses sufixos não indica a ausência desses recursos. Eles são usados pela Intel apenas para diferenciar entre modelos que possuem e que não possuem esses recursos. Por exemplo, o Pentium III de 700 MHz não possui versões com clock externo de 133 MHz, nem versões com cache L2 de 512 kB operando com a metade do clock do núcleo, por isso não utiliza sufixos. Já o Pentium III de 600 MHz possui 4 versões: 600, 600E, 600B e 600EB. 7-12 Hardware Total Figura 7.5 Versões do Pentium III Katmai e Coppermine com encapsulamento de cartucho. A figura 5 mostra uma tabela com os modelos de Pentium III com encapsulamento de cartucho (SECC e SECC2), ou seja, para placas de CPU equipadas com o Slot 1. Para cada um deles é indicado o clock interno, o clock externo, o tamanho e o tipo de cache. Note que existem versões Katmai, com cache L2 de 512 kB formada por chips SRAM, e versões Coppermine, com cache L2 de 256 kB integrada ao núcleo. Existem versões com barramentos de 100 e 133 MHz. Quando dois modelos têm o mesmo clock interno mas são produzidos com clocks externos diferentes (100 e 133 MHz), o sufixo “B” é usado para indicar a versão de 133 MHz. Figura 7.6 Versões do Pentium III Coppermine com encapsulamento FC-PGA. Capítulo 7 – Processadores modernos 7-13 A figura 6 mostra uma tabela com as versões do Pentium III com encapsulamento FC-PGA, ou seja, próprios para placas de CPU equipadas com o Soquete 370, até 1 GHz. Todos eles apresentam o núcleo Coppermine, mas encontramos versões com clocks externos de 100 e de 133 MHz. O sufixo B é usado para diferenciar a versão de 133 MHz, quando existem um modelo de mesmo clock interno e com o clock externo de 100 MHz. Note que neste livro damos prioridade à apresentação dos processadores e demais dispositivos para uso em PCs tipo desktop, ou seja, aqueles que são montados a partir de gabinetes, fontes, placas, etc. Lembre-se entretanto que também existem os modelos para uso em PCs portáteis (notebooks). Todos os processadores de todos os fabricantes, sejam eles novos ou antigos, são oferecidos também nas versões mobile ou portable, para uso em PCs portáteis. Esses processadores são similares aos usados em PCs desktop, exceto por algumas pequenas diferenças:    Menor voltagem e menor consumo de energia Geralmente são soldados, e não encaixados Usam encapsulamentos menores Quanto aos clocks e demais características, são normalmente idênticas às dos processadores de uso geral. A figura 7 mostra um processador Pentium III (frente e verso) para uso em PCs portáteis. Este modelo utiliza o encapsulamento BGA (Ball Grid Array). Ao invés de ter pinos que se encaixam no soquete (PGA = Pin Grid Array), possui minúsculas esferas de solda. Isto torna mais simples e eficiente a sua fixação na placa de circuito. A soldagem é sempre melhor que o encaixe, do ponto de vista de contato elétrico. Como em notebooks normalmente não são oferecidas opções de upgrade por troca de processador, é vantajoso soldá-los definitivamente. 7-14 Hardware Total *** 35% *** Figura 7.7 Pentium III com encapsulamento BGA. Pentium III Tualatin O ano de 2001 marcou o início da transição da tecnologia de 0,18 para 0,13. Como sempre ocorre com as reduções de tamanho, esta permitiu reduzir ainda mais a energia dissipada pelos novos processadores, o que era absolutamente necessário para que o Pentium 4, o Xeon e o Itanium operassem com temperaturas e níveis de dissipação aceitáveis. Entretanto, antes de utilizar a nova tecnologia de 0,13 nesses processadores, a Intel a empregou na nova versão do Pentium III, o Tualatin. Esta nova tecnologia veio a resolver problemas encontrados no Pentium III Coppermine ao operar com clocks superiores a 1 GHz. Ao atingir a marca de 1.13 GHz, aquela versão apresentou problemas de travamento que resultaram em um recall, ou seja, as unidades já vendidas foram recolhidas dos usuários. Apenas a versão de cartucho (SECC2) continuou sendo oferecida com os clocks máximos de 1 GHz e 1.13 GHz. A versão de encapsulamento FC-PGA passou a ser oferecida com clock máximo de 1 GHz. Isto ocorreu em meados de 2000, e a Intel passou cerca de um ano sem lançar versões mais velozes do Pentium III. Durante este período a Intel preferiu concentrar seus esforços em lançar o Pentium 4 e novas versões do Celeron. Processador Pentium III Tualatin Lançamento Transistores Tecnologia Encapsulamento 2001 28.000.000 0,13  FC-PGA2 Capítulo 7 – Processadores modernos 7-15 Barramento de dados 64 bits Barramento de endereços 36 bits Capacidade de memória 64 GB Clock interno 1.13 GHz e superiores Clock externo 133 MHz Consumo A partir de 29 W Cache L1 32 kB Cache L2 256 kB ou 512 kB Novos recursos: Similar ao Pentium III Coppermine, porém com menor dissipação de calor, clocks superiores e opções com 256 kB e 512 kB de cache. Voltagem externa de 2,5 volts. Provavelmente o Pentium III Tualatin será o novo modelo a ser usado nos PCs mais simples, enquanto o Celeron será descontinuado. O Pentium 4 e o Xeon serão oferecidos para os PCs de alto desempenho, enquanto o Itanium será usado nas futuras máquinas de 64 bits. Uma curiosa novidade do Pentium III Tualatin é a voltagem externa, que passa a ser de 2,5 volts. Durante vários anos os processadores têm operado com voltagem externa de 3,3 volts, enquanto a voltagem interna se tornava cada vez menor. Enquanto isso, processadores para notebooks já utilizavam tensões menores. A partir de então a tensão de 2,5 volts se tornará padrão para chipsets, memórias e processadores. Um Pentium III Tualatin não pode ser instalado em uma placa de CPU para Pentium III Coppermine, já que nesses modelos a tensão externa é de 3,3 volts, e não 2,5 volts. Novas placas de CPU para Pentium III passarão a operar tanto com 3,3 como com 2,5 volts. Figura 7.8 Pentium III Tualatin, com encapsulamento FC-PGA2. 7-16 Hardware Total O novo Pentium III utiliza o encapsulamento FC-PGA2, uma variante do FCPGA. A diferença está no dissipador de calor localizado na sua parte superior. Além de facilitar a dissipação, este dissipador também dá maior rigidez mecânica ao processador, protegendo o seu núcleo de choques mecânicos e outros acidentes. Figura 7.9 Visões laterais dos encapsulamentos FC-PGA e FCPGA2. Figura 7.10 Primeiras versões do PIII Tualatin. Pentium III Xeon A diferença entre um Pentium III Xeon e um Pentium III comum é a mesma entre um Pentium II Xeon e um Pentium II comum. Entretanto, assim como o Pentium III sofreu várias evoluções desde o seu lançamento, principalmente na cache L2, o mesmo ocorreu também com o Pentium III Xeon. Capítulo 7 – Processadores modernos 7-17 Figura 7.11 Pentium III Xeon. Assim como as primeiras versões do discreta (não embutida no núcleo), versões do Pentium III Xeon, sendo podia ter 512 kB, 1 MB ou 2 MB, e núcleo. Confira na tabela abaixo as Pentium III Xeon. Lançament o Mar/99 Out/99 Mai/2000 Mai/2000 Mar/2001 Clocks (MHz) 500, 550 600 a 866 700 933, 1000 900 Pentium III utilizavam uma cache L2 o mesmo ocorria com as primeiras que esta cache L2, também discreta, operava com a mesma freqüência do diferenças entre as várias versões do Núcleo Cache L2 Katmai / 0,25 Coppermine / 0,18 Coppermine / 0,18 Coppermine / 0,18 Coppermine / 0,18 512k, 1 MB, 2 MB discreta 256 kB, integrada 1 MB, 2 MB integrada 256 kB, integrada 2 MB, integrada Todas as versões do Pentium III Xeon possuem encapsulamento SEC, como o mostrado na figura 11. Nas suas primeiras versões, operando a 500 e 550 MHz, utilizava o conector SC330, o mesmo do Pentium II Xeon. Posteriormente passou a utilizar o conector SC330.1, uma nova versão com pequenas modificações, como a capacidade de operar com barramento externo de 133 MHz, em contraste com os 100 MHz permitidos pela versão original. O Pentium III Xeon também foi criado para uso em servidores. A maioria das placas de CPU para o Pentium III Xeon possuem slots para a instalação de 2 processadores. Até 4 processadores podem operar em conjunto na 7-18 Hardware Total mesma placa, apesar deste tipo de placa de CPU ser bastante raro. A figura 12 mostra uma placa deste tipo, produzida pela SuperMicro. Além dos 6 slots PCI de 64 bits e do slot AGP Pro, podemos observar na sua parte direita, os 4 slots para a instalação dos processadores. *** 75% *** Figura 7.12 Uma placa de CPU para 4 processadores Pentium III Xeon. Note que a capacidade de operar com múltiplos processadores não é exclusividade dos modelos Xeon. Realmente a maioria das placas para servidores de alto desempenho possuem 2 ou 4 soquetes para esses processadores (SC330 ou SC330.1), mas também podemos encontrar essas placas para Pentium III. O Pentium III pode operar em grupos de até 2 processadores, e portanto pode ser usado em servidores de menor custo. A figura 13 por exemplo mostra uma placa de CPU, também produzida pela SuperMicro, com soquetes para a instalação de até 2 processadores Pentium III. Possui ainda um slot AGP Pro e 6 slots PCI de 64 bits, além de outros dispositovos encontrados nas placas de CPU convencionais. Capítulo 7 – Processadores modernos 7-19 Figura 7.13 Uma placa de CPU com suporte para dois processadores Pentium III. Apesar de ser possível produzir PCs avançados com 2 processadores Pentium III, o uso do Pentium III Xeon é vantajoso, já que oferece caches L2 maiores e permite utilizar 4 processadores em conjunto. A tabela abaixo mostra os clocks interno e externo, os multiplicadores e a potência total dissipada por cada modelo do Pentium III Xeon. Os modelos indicados com “/K” usam o núcleo Katmai e usam cache L2 discreta. Os modelos indicados com “/C” usam o núcleo Coppermine e têm cache L2 integrada. Em ambos os casos, a cache L2 opera com a mesma freqüência do núcleo. Modelo e cache L2 500/K + 512k 500/K + 1 MB 500/K + 2 MB 550/K + 512k 550/K + 1 MB 550/K + 2 MB 600/C + 256k 667/C + 256k 733/C + 256k 800/C + 256k Clock interno e externo 500 MHz / 100 MHz 500 MHz / 100 MHz 500 MHz / 100 MHz 550 MHz / 100 MHz 550 MHz / 100 MHz 550 MHz / 100 MHz 600 MHz / 133 MHz 667 MHz / 133 MHz 733 MHz / 133 MHz 800 MHz / 133 MHz Multiplicador Potência 5x 5x 5x 5,5x 5,5x 5,5x 4,5x 5x 5,5x 6x 40 W 47 W 39,6 W 37,8 W 37,8 W 43,2 W 21,6 W 23,9 W 26,2 W 28,5 W 7-20 866/C + 256k 933/C + 256k 1000/C + 256k 700/C + 1 MB 700/C + 2 MB 900/C + 2 MB Hardware Total 866 MHz / 133 MHz 933 MHz / 133 MHz 1000 MHz / 133 MHz 700 MHz / 100 MHz 700 MHz / 100 MHz 900 MHz / 100 MHz 6,5x 7x 7,5x 7x 7x 9x 30,8 W 33,2 W 34,6 W 33,2 W 33,2 W 40,8 W Pentium 4 No final do ano 2000 a Intel lançou o processador Pentium 4. Este processador inaugurou finalmente uma nova família de chips Intel de alto desempenho. A família anterior, formada pelos processadores Pentium Pro, Pentium II, Pentium III e Celeron, era baseada na microarquitetura P6. Cada um deles não era na verdade um projeto novo, mas um melhoramento do projeto anterior. Figura 7.14 Processador Pentium 4. Processador Pentium 4 Lançamento Transistores Tecnologia Encapsulamento Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de memória Clock interno Clock externo Consumo Cache L1 Cache L2 2000 42.000,000 0,18  e 0,13  PGA423 64 bits 36 bits 64 GB A partir de 1300 MHz 400 MHz 54 W na versão inicial 8 kB + 12 k micro-ops 256 kB Capítulo 7 – Processadores modernos 7-21 Novos recursos: Arquitetura NetBurst, barramento externo de 400 MHz, cache L1 mais eficiente, novo encapsulamento, instruções SSE2. Requer gabinete a fonte (ATX12V) apropriadas. O Pentium 4 deverá substituir o Pentium III (assim como o Pentium III substituiu o Pentium II, como o Pentium II substituiu o Pentium MMX, como o Pentium substituiu o 486, etc.). Um Pentium 4 de 1.5 GHz tem velocidade de processamento quase duas vezes maior que a de um Pentium III/800. O Pentium 4 foi lançado inicialmente nas versões de 1.4 e 1.5 GHz, e logo surgiram versões mais rápidas, com 1.3, 1.6, 1.7 e 1.8 GHz. Tecnicamente, o Pentium 4 é um marco importante. O Pentium II e o Pentium III eram basicamente melhoramentos do Pentium Pro, lançado em 1995, todos com a microarquitetura conhecida como P6. O Pentium 4 é um projeto novo, utiliza uma nova arquitetura chamada de NetBurst. É um projeto que começou do zero, e não uma sucessão de melhoramentos feitos em uma arquitetura já existente. São os seguintes os principais melhoramentos desta arquitetura: * Barramento externo de 400 MHz, contra 133 MHz do Pentium III * Cache L1 mais eficiente * Unidade lógica e aritmética com o dobro da freqüência do processador * 20 estágios pipeline, contra apenas 10 do Pentium III * 144 novas instruções para processamento de sons, imagens e gráficos 3D Um PC baseado no Pentium 4 tem algumas características diferentes. Os gabinetes precisam ter furos adicionais para acomodar o novo processo de fixação do processador. O soquete é diferente do utilizado no Pentium III. Utiliza o formato ZIF, mas possui 423 pinos. As memórias precisam ser do tipo RDRAM para permitir o funcionamento a 400 MHz. São necessários coolers diferentes, e os gabinetes devem ter uma boa dissipação de calor, já que o Pentium 4 é um chip bastante quente. Netburst x P6 Até o Pentium III, a arquitetura utilizada era a chamada “P6”, introduzida no final de 1995, com o Pentium Pro de 150 MHz. O Pentium Pro era menos eficiente que o Pentium MMX na execução de programas de 16 bits, por isso seu uso foi praticamente restrito a servidores baseados no Windows NT. Com a popularização do Windows 95 e aplicativos de 32 bits, a microarquitetura P6 passou a ser mais vantajosa. Com diversas adaptações, 7-22 Hardware Total incluindo melhoramentos na eficiência de processamento para 16 bits, foi lançado o Pentium II. A partir daí, vários melhoramentos foram introduzidos: barramento de 100 MHz, instruções SSE, barramento de 133 MHz, cache L2 duas vezes mais rápida, tudo isso acompanhado pelo aumento de clock, graças ao uso de tecnologias de fabricação que possibilitavam a construção de transistores cada vez menores. O Pentium III/1000 (o mesmo pode ser dito sobre as versões mais velozes do Pentium III) é um produto resultante de uma seqüência de melhoramentos que começaram em 1995 com o Pentium Pro/150. Isto significa que a microarquitetura P6 foi bastante prolongada, chegando a um clock quase 7 vezes maior que o utilizado no seu lançamento. Apenas por comparação, a microarquitetura P5 (Pentium e Pentium MMX) foi de 60 a 233 MHz (quase 4 vezes) durante seu ciclo de vida (1992-1997). A arquitetura do 486 foi submetida a clocks de 25 a 100 MHz (4 vezes) e a arquitetura do 386 operou inicialmente a 16 MHz, terminando em 40 MHz (2.5 vezes). Vemos portanto que a arquitetura P6 teve sua utilização bastante prolongada, o que resulta em problemas tecnológicos para a introdução de novos melhoramentos. Finalmente a Intel passa a ter uma nova arquitetura, com espaço para crescer, obter clocks mais elevados e desempenho proporcionalmente maior. Esta arquitetura é chamada pela Intel de Netburst, e traz vários melhoramentos. Tecnologia e clocks dos primeiros modelos do Pentium 4 As primeiras versões do Pentium 4 utilizam tecnologia de 0.18 micron. Seus clocks iniciais eram 1.4 e 1.5 GHz, sendo logo seguidos pelos modelos de 1.3, 1.6, 1.7 e 1.8 GHz. Em breve a Intel passará a utilizar a tecnologia de 0.13 micron, reduzindo os preços e possibilitando atingir clocks mais elevados. As primeiras versões do Pentium 4 dissipam 52 e 56 watts, respectivamente. São chips extremamente quentes e requerem fontes, gabinentes e coolers especiais. Em geral os processadores mais rápidos dissipam entre 30 e 50 watts. Subir a dissipação de potência muito acima de 60 watts resulta em sérios problemas de aquecimento, portanto o lançamento de versões mais rápidas pode estar condicionado à adoção do novo processo de fabricação, com 0.13 micron. As primeiras versões do Pentium 4 (1.4 e 1.5 GHz) operavam com a tensão interna de 1.7 volts, e dissipavam cerca de 52 e 55 Watts, respectivamente. A nova versão de 1.3 volts, de menor custo, também operava com 1.7 volts e dissipava cerca de 50 Watts. Devido a problemas técnicos, a Intel precisou aumentar a tensão interna para 1.75 volts nas novas versões do Pentium 4, o Capítulo 7 – Processadores modernos 7-23 que aumentou ainda mais a potência dissipada, com maior calor. Note ainda que o clock externo de 400 MHz é na verdade obtido a partir de um clock de 100 MHz, no qual são feitas 4 transferências a cada ciclo (QDR = Quad Data Rate). Portanto os multiplicadores que definem o clock interno a partir do externo tomam como base 100 MHz, e não 400 MHz. Por exemplo, em um modelo de 1.6 GHz, o multiplicador usado é 16x, e não 4x. A tabela abaixo resume tais características para os modelos de Pentium 4 até 1.8 GHz. Modelo e voltagem Pentium Pentium Pentium Pentium Pentium Pentium Pentium Pentium Pentium 4 / 1.3 / 1.75V 4 / 1.4 / 1.75V 4 / 1.5 / 1.75V 4 / 1.6 / 1.75V 4 / 1.7 / 1.75V 4 / 1.8 / 1.75V 4 / 1.3 / 1.70V 4 / 1.4 / 1.70V 4 / 1.5 / 1.70V Clock interno e externo 1300 MHz / 400 MHz 1400 MHz / 400 MHz 1500 MHz / 400 MHz 1600 MHz / 400 MHz 1700 MHz / 400 MHz 1800 MHz / 400 MHz 1300 MHz / 400 MHz 1400 MHz / 400 MHz 1500 MHz / 400 MHz Multiplicador 13x 14x 15x 16x 17x 18x 13x 14x 15x Potência 51,6 W 54,7 W 57,8 W 61,0 W 64,0 W 66,7 W 49,8 W 51,8 W 54,7 W Soquete de 423 pinos Novas placas e novos chipsets. As placas de CPU para Pentium III, que utilizam o Socket 370, não aceitam a instalação de um Pentium 4. Não é apenas a questão do soquete, todo o funcionamento eletrônico do chip é diferente. Existem semelhanças com o Pentium III, como a arquitetura de 32 bits (IA-32) e as memórias de 64 bits. Fora isto, a eletrônica é totalmente diferente, exigindo chipsets próprios. O encapsulamento do Pentium 4 é chamado PGA423, e é mostrado em detalhes na figura 15. O núcleo do processador é fixo em uma placa chamada OLGA (Organic Land Grid Array). Esta placa é por sua vez soldada a uma outra, na qual está a matriz de pinos (Pin Grid Array), com a qual é feito o encaixe no soquete da placa de CPU. Logo acima do núcleo do processador existe uma interface térmica, que é um material que facilita a transferência de calor para o dissipador metálico existente na face superior do chip. Este dissipador, por sua vez, faz contato direto com o cooler do processador. 7-24 Hardware Total Figura 7.15 Visão transversal do Pentium 4 com encapsulamento PGA423. O novo encapsulamento do Pentium 4 Pouco tempo depois do lançamento do Pentium 4, a Intel criou uma nova versão com um encapsulamento um pouco diferente. Necessita de placas de CPU equipadas com o Socket 478. Pelo menos durante algum tempo serão lançadas novas versões com clocks maiores, para ambos os tipos de soquetes: Socket 423 e Socket 478. Figura 7.16 Pentium 4 para Socket 478. Barramento de 400 MHz O barramento do Pentium 4, opera com 64 bits, tal qual o do Pentium III, entretanto o clock é bem mais elevado: 400 MHz, contra apenas 133 MHz do Pentium III. Isto significa que enquanto o Pentium III acessa a memória na velocidade de 1.06 GB/s, o Pentium 4 atinge 3.2 GB/s. Este salto no desempenho da memória é muito importante, e bastante significativo. Durante os 5 anos de vida da arquitetura P6, o acesso às memórias foi de 60 a 133 MHz. Agora com 400 MHz, novas aplicações complexas poderão ser executadas em tempo real. Entretanto esta alta velocidade só pode ser obtida com o uso de memórias de alto desempenho, como RDRAM e DDR. Note Capítulo 7 – Processadores modernos 7-25 que a Intel, devido a um contrato com a Rambus (empresa parceira da Intel que criou a RDRAM), tem um prazo para produzir chipsets para o Pentium 4 com suporte a memórias RDRAM, entretanto outros fabricantes de chipsets como VIA, SiS e ALI estão aptos a desenvolver chipsets para o Pentium 4 com suporte a memórias DDR, que são tão velozes quanto a RDRAM, porém muito mais baratas. A própria Intel, de acordo com as condições do contrato com a Rambus, criará novos chipsets para Pentium 4 com suporte a DDR SDRAM. Na prática o barramento do Pentium 4 não é de 400 MHz, e sim de 100 MHz, entretanto em cada ciclo de clock são feitas 4 transferências, o que resulta em um desempenho idêntico ao de um barramento de 400 MHz que operasse com uma transferência por cada ciclo. Figura 7.17 O Pentium 4 faz 4 transferências de dados a cada ciclo de 100 MHz, o que resulta em taxa efetiva de 400 MHz. A figura 17 mostra o método que torna a taxa de transferência 4 vezes maior (QDR, ou Quad Data Rate). Os instantes T0 e T1 marcam o início e o fim de um ciclo, cuja duração é 10 ns (1 / 100 MHz). Nos instantes T=0, T=2.5, T=5 e T=7.5 são feitas as transferências das linhas de dados, representadas por D# (note que este sinal representa na verdade o grupo de 64 bits do barramento de dados do Pentium 4). Quando T=10 ns (indicado como T1 na figura), o cliclo se repete, com mais 4 transferênicas. Podemos assim calcular a taxa de transferência da do Pentium 4, medida em bytes por segundo. Como em cada ciclo são 4 transferências de grupos de 64 bits (8 bytes), ficamos com: 100 MHz x 4 x 8 bytes = 3.200.000.000 bytes por segundo Esses 3,2 bilhões de bytes por segundo são “arredondados” para 3,2 GB/s. Uma velocidade tão alta não pode ser obtida com as tradicionais memórias SDRAM. Uma SDRAM padrão PC133 faz apenas uma transferência de 64 bits (8 bytes) por ciclo, a 133 MHz, o que resulta na taxa de: 133 MHz x 8 = 1066 MB/s, aproximadamente 7-26 Hardware Total Esta deficiência da SDRAM PC133 em atingir a taxa de 3,2 GB/s exigida pelo Pentium 4 é a mesma de usar um clock de 133 MHz onde deveria ser 400 MHz. Apenas as memórias DDR do tipo DDR400 (também chamadas de PC3200) são capazes de operar com a taxa de transferência exigida pelo Pentium 4. Os primeiros chipsets para Pentium 4 a suportar memórias DDR usam entretanto versões menos velozes, como DDR266 e DDR333. Ao se tornarem comuns as memórias DDR400, o Pentium 4 poderá ter o máximo rendimento do seu barramento sem a necessidade do uso de memórias RDRAM. Cálculos em 2x A unidade lógica e aritmética do Pentium 4 opera com o dobro da velocidade do seu núcleo. Isto é inédito em processadores. Operando a 1.5 GHz, um Pentium 4 é capaz de realizar 3 bilhões de adições por segundo. O Pentium III, que tem sua unidade de ponto flutuante operando com a mesma freqüência do núcleo, não consegue acompanhar a velocidade dos cálculos realizados pelo Pentium 4. A maioria das operações matemáticas simples com números inteiros poderá ser feita em apenas meio período de clock. SSE2 As instruções SSE introduzidas no Pentium III foram melhoradas, e passaram a ser chamadas SSE2. São uma evolução da tecnologia MMX, agora com 144 novas instruções que tornam mais rápidas operações complexas como descompressão de vídeo MPEG-2 (DVD), reconhecimento de voz, geração de gráficos 3D, exibição de vídeo, compressão MP3, processamento de sinais em geral. As operações SSE2 passam a utilizar números de ponto flutuante com 128 bits, contra os 64 bits anteriormente usados. Isto significa maior precisão nos cálculos sem gasto adicional de tempo. Para aproveitar esses novos recursos é preciso instalar no computador, o DirectX 8.0 ou superior. Hyper Pipelined Technology Todos os procesadores modernos executam suas instruções em modo pipeline. Ao invés de serem usadas unidades de execução complexas e lentas, são utilizadas várias unidades elementares, sendo cada uma delas mais simples e rápida, todas ligadas em série. É como uma linha de montagem. Imagine 20 pessoas ao mesmo tempo montando um automóvel. O grupo só poderia montar um carro de cada vez. Mais rápido seria colocar as pessoas em uma linha, cada uma responsável por uma etapa da montagem. Este é basicamente o princípio do pipeline. A arquitetura P6 em 10 estágios Capítulo 7 – Processadores modernos 7-27 pipeline, o Pentium 4 possui 20, o que o torna potencialmente mais veloz na execução de instruções. Em outras palavras, cada “GHz” do Pentium 4 tem mais capacidade de processamento que cada “GHz” do Pentium III. A nova cache L1 A cache L1 do Pentium III tem 32 kB (16k para dados e 16k para código). O Pentium 4 tem 8 kB de cache para dados e 12 K micro-ops para código (trace cache). O uso de uma cache menor é conseqüência do funcionamento mais eficiente da cache de código. Ao invés de armazenar instruções, a cache L1 do Pentium 4 armazena micro-operações, ou seja, instruções já decodificadas e divididas em operações elementares. Ao acessar dados na área de código da cache L1, o Pentium 4 não perderá portanto tempo repetindo essas etapas. Com mais eficiência, a cache L1 pode ter seu tamanho diminuído sem comprometer o desempenho do processador. Cache L2 A cache L2 do Pentium 4 é similar à do Pentium III, com 256 kB, 256 bits e operando na mesma freqüência do núcleo. Nada impede entretanto que sejam futuramente lançadas versões com caches maiores, sobretudo nos modelos Xeon. Execução especulativa 33% mais eficiente que do Pentium III Todos os processadores modernos fazem execução especulativa. Ao receberem uma seqüência de instruções da memória, passam a executar várias delas simultaneamente. Ocorre que algumas instruções dependem do resultado de outras, que podem ainda não ter sido concluídas. Este problema não ocorria com os processadores antigos, que executavam uma instrução de cada vez. Para permitir o paralelismo, o processador precisa “especular” qual será o resultado de operações ainda não terminadas. Várias vezes a especulação falha, e é preciso repetir aquele trecho de programa. O Pentium 4 sofreu melhoramentos que permitem “acertar” esta especulação em mais vezes que o Pentium III. Sem número de série O polêmico número de série introduzido no Pentium III, que possibilitava a identificação do processador, foi muito criticado pela comunidade de informática. Além de permitir maior segurança no comércio eletrônico, ele também possibilitava a identificação do usuário, comprometendo o anonimato e a privacidade. A solução foi incluir no BIOS um comando para desabilita-lo. Foi tão criticado que a Intel resolveu não usá-lo no Pentium 4. 7-28 Hardware Total Intel Xeon O Pentium II e o Pentium III foram lançados em versões Xeon, com caches maiores e suporte para até 4 processadores. Com o Pentium 4, foi introduzida uma pequena diferença. As versões comuns (não Xeon) do Pentium II e do Pentium III podiam ser utilizadas em placas de CPU para dois processadores. Desta forma poderiam ser construídos servidores de custo moderado utilizando dois processadores Pentium II ou Pentium III não Xeon. De certa forma, a capacidade de operar em dupla fazia com que o Pentium II e o Pentium III acabassem “roubando” uma parte do mercado de suas versões Xeon. Notável foi o caso das versões do Pentium III Xeon com cache L2 de 256 kB, usados em placas de CPU para 2 processadores. Esta configuração não apresentava vantagem alguma em relação ao uso de dois processadores Pentium III não Xeon, instalados em uma placa para 2 processadores. A cache L2 do Pentium III comum também opera com a mesma freqüência do núcleo, a exemplo do que ocorre com a sua versão Xeon. As únicas vantagens restantes foram as versões com cache L2 maiores (até 2 MB) e a possibilidade de operar em placas para 4 processadores. Com o Pentium 4, a Intel resolveu dividir os mercados entre a versão comum e a versão Xeon. O Pentium 4 só pode ser usado em configurações de um só processador, o que é um retrocesso em relação ao Pentium III e ao Pentium II. Sua versão Xeon, esta sim pode ser usada em cofigurações para 2 processadores. Esta diferenciação evita que o Pentium 4 “roube” o mercado da sua versão Xeon na área de servidores e placas de CPU de alto desempenho. Para deixar as coisas ainda mais separadas, a Intel não adotou o nome “Pentium 4 Xeon”, mas simplesmente, “Intel Xeon”. No manual do Intel Xeon, não existe uma só referência ao Pentium 4, apesar da descrição do Xeon ser idêntica à do Pentium 4, com exceção do funcionamento em sistemas duais e do soquete diferente, o PGA603. Capítulo 7 – Processadores modernos 7-29 Figura 7.18 Processador Intel Xeon. Processador Intel Xeon Lançamento 2001 Transistores 42.000.000 Tecnologia 0,18  e 0,13  Encapsulamento PGA603 Barramento de dados 64 bits Barramento de endereços 36 bits Capacidade de memória 64 GB Clock interno 1,4 GHz e superiores Clock externo 400 MHz (100 MHz x 4) Consumo A partir de 56 W Cache L1 20 kB Cache L2 256 kB Novos recursos: Soquete PGA603 e funcionamento em dupla. Todos os mais recursos são similares aos do Pentium 4. A tabela abaixo mostra alguns parâmetros das versões iniciais do Xeon, com clocks de 1.4, 1.5 e 1.7 GHz. As potências dissipadas são sensivelmente maiores que as do Pentium 4. A Intel especifica para o Xeon, temperaturas máximas cerca de 3 graus inferiores às máximas especificadas para o Pentium 4. Portanto é preciso utilizar para o Xeon, coolers um pouco maiores que os indicados para processadores Pentium 4 de mesmo clock. Modelo Xeon 1.4 GHz Xeon 1.5 GHz Clock interno e externo 1400 MHz / 400 MHz 1500 MHz / 400 MHz Multiplicador Potência 14x 15x 56 W 59,2 W 7-30 Xeon 1.7 GHz Hardware Total 1700 MHz / 400 MHz 17x 65,8 W Com a adoção da tecnologia de 0,13, serão lançadas novas versões do Xeon, com menor dissipação de potência, maiores clocks, maiores caches L2 e com cache L3. Também poderão ser lançadas versões que suportem operar em placas para 4 processadores. Figura 7.19 Uma placa de CPU para dois processadores Intel Xeon. A figura 19 mostra uma placa de CPU para dois processadores Xeon, produzida pela SuperMicro. A placa possui 2 soquetes PGA603, 4 soquetes para memórias RDRAM, um slot AGP Pro, 4 slots PCI de 32 bits e 2 slots PCI de 64 bits, além de outras interfaces tradicionais. AMD Athlon Lançado em meados de 1999, este novo processador AMD trazia uma característica inédita: tomou o primeiro lugar da Intel na corrida pelo processador mais rápido para PCs. Um Athlon/550, por exemplo, era sensivelmente mais veloz que um Pentium III/550, e seu custo era menor. A partir daí, Intel e AMD começaram uma corrida em busca do primeiro lugar. A Intel lançava um modelo mais veloz, logo a seguir a AMD lançava um modelo ainda mais veloz, depois a Intel fazia o mesmo, e assim por diante. Capítulo 7 – Processadores modernos 7-31 Figura 7.20 Processador AMD Athlon para Slot A. A primeira versão do Athlon usava tecnologia de 0,25 (Modelo 1) e utilizava um encapsulamento de cartucho, similar ao do Pentium II e do Pentium III. O seu soquete, chamado Slot A, era bastante parecido com o Slot 1, entretanto não são compatíveis do ponto de vista elétrico. Não é possível encaixar um Athlon em um Slot 1, assim como não é possível encaixar um Pentium II/III em um Slot A. Ambos os conectores são parecidos, mas possuem chanfros em posições diferentes que impedem o encaixe do processador errado. Um técnico distraído pode conseguir encaixar um Athlon no Slot 1, se inverter a posição do processador. Se isto for feito, o processador obviamente não funcionará. O processador e a placa de CPU serão danificados. Posteriormente a AMD lançou o Athlon Modelo 2, com tecnologia de 0,18 , porém ainda utilizando o formato de cartucho. Processador Atlhon, modelos 1 e 2 Lançamento Transistores Tecnologia Encapsulamento Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de memória Clock interno Clock externo Consumo Cache L1 Cache L2 1999 22.000.000 0,25  e 0,18  SEC 64 bits 36 bits 64 GB 500 a 1000 MHz 200 MHz 31 a 65 W 128 kB 512 kB, discreta 7-32 Hardware Total No detalhe à direita da figura 20, que mostra processadores Athlon com o cartucho aberto, podemos observar que na placa interna existe o processador propriamente dito, na sua parte central, e dois chips de memória, que formam a cache L2. Dependendo do modelo, a cache L2 dessas primeiras vesões do Athlon podiam operar com 1/2, 2/5 ou 1/3 da freqüência do núcleo. Apenas um ano depois estava disponível o Athlon TBird, com cache L2 integrada ao núcleo, com 256 kB e “full speed”. Barramento de 200 a 400 MHz O Athlon foi criado para operar com um barramento externo de 200 MHz, podendo ter este clock aumentado para até 400 MHz em novas versões. Isto tornará possível a compatibilidade com novas memórias mais velozes a serem lançadas em um futuro próximo. Este barramento emprega um método chamado DDR (Double Data Rate), já utilizado por vários barramentos para obter clocks maiores. Em cada período de clock, o Athlon realiza duas transferências de dados, portanto cada período vale por dois. Com o clock de 100 MHz e usando DDR, o resultado é equivalente ao de um clock de 200 MHz. Com 133 MHz e DDR, o resultado é 266 MHz, e com 200 MHz e DDR, o resultado é o mesmo que 400 MHz. As primeiras versões do Athlon operavam com 100 MHz x 2. No final do ano 2000 foram lançadas versões de 133 MHz x 2. Note que um Athlon operando com 100 MHz e DDR produz um resultado melhor que um Pentium III usando 133 MHz, sem DDR. Mesmo sendo o Athlon capaz de operar a 200 MHz externos, as primeiras placas de CPU para Athlon não suportavam memórias de 200 MHz, pois elas simplesmente não existiam. Os primeiros chipsets faziam a comunicação com o processador à taxa de 200 MHz (100 MHz com DDR), mas comunicavam-se com a memória a 100 ou 133 MHz (memórias PC100 e PC133). No início do ano 2001 começaram a surgir no mercado, placas de CPU com suporte a memórias DDR. Memórias DDR200 podem operar a 200 MHz, e memórias DDR266 podem operar a 266 MHz. Com o uso dessas novas placas de CPU e novas memórias, o Athlon pode tirar o máximo proveito do seu veloz barramento externo. Cache L1 de 128 kB Caches maiores e com maior clock resultam em maior desempenho. Os processadores Intel tradicionalmente usam caches L1 de tamanho modesto, como 16 kB e 32 kB. Processadores AMD costumam usar caches L1 maiores como os 64 kB do K6-2 e do K6-III. A AMD colocou no Athlon, uma cache L1 de 128 kB, um tamanho bastante generoso. A conseqüência deste Capítulo 7 – Processadores modernos 7-33 tamanho maior é que o processador encontrará com maior probabilidade, os dados e instruções que necessita na própria cache L1, sem a necessidade de utilizar mecanismos de acesso mais demorados para obter essas informações. Unidade de ponto flutuante A unidade de ponto flutuante, responsável pela execução de cálculos matemáticos complexos, é de extrema importância na execução de programas científicos, programas de CAD e engenharia, e em programas que geram gráficos tridimensionais. Antigamente, só engenheiros e cientistas precisavam de uma unidade de ponto flutuante. Hoje, todos os jogos 3D necessitam deste recurso. Por isso todos os processadores modernos possuem em seu interior, uma unidade de ponto flutuante, capaz de realizar operações matemáticas complexas com extrema velocidade. Até pouco tempo, a unidade de ponto flutuante de processadores Intel era imbatível. Um Celeron/266, por exemplo, realizava cálculos de forma mais rápida que um AMD K6-III/450. Esta situação mudou com o processador Athlon. Sua unidade de ponto flutuante foi totalmente reprojetada visando máxima eficiência. Um Athlon realiza cálculos matemáticos complexos com velocidade de 10 a 15% maior que um Pentium III de mesmo clock. Enhanced 3D Now e MMX ampliado As instruções 3D Now encontradas no K6-2 e K6-III foram mantidas e ampliadas no Athlon, com 5 novas instruções. As instruções MMX, também presentes nesses processadores, também foram ampliadas com 19 novas instruções. Essas instruções resultam em melhor desempenho na geração de imagens tridimensionais e melhor processamento de sinais de vídeo e áudio, útil para aplicações como reconhecimento de voz, compressão e descompressão de vídeo, tratamento de imagens 2D e sinais analógicos em geral. Clocks e consumo de energia O Athlon tem fama de ser um processador mais quente que o Pentium III. Isto se deve ao fato do Athlon ter um número muito maior de transistores. O Athlon é um processador de 7a geração, enquanto o Pentium III é de 6a. Comparemos inicialmente o Athlon modelo 1 de 600 MHz com o Pentium III Katmai de 600 MHz. Esses dois processadores possuem cache L2 separada do núcleo (discreta), com 512 kB. Ambos são construídos com tecnologia de 0,25. Processador Transistores Potência 7-34 Pentium III/600 Athlon 600 Hardware Total 9.500.000 22.000.000 36 W 50 W Como vemos, o Athlon possui no seu núcleo um número de transistores mais que duas vezes maior que o do Pentium III, devido aos seus circuitos mais complexos. Como ambos utilizam transistores com tamanhos iguais, isto tornaria a potência elétrica dissipada pelo Athlon também duas vezes maior. Entretanto este aumento de potência é de apenas 40%, graças ao fato do Athlon/600 ter seu núcleo alimentado por 1,6 volts, enquanto o Pentium III/600 Katmai operava com 2 volts. Ainda assim é consideravelmente elevada a dissipação de 50 watts, resultando no uso de coolers de maior tamanho. A tabela que se segue mostra a potência dissipada por cada versão do Athlon até 1 GHz (modelos 1 e 2). Note que apesar do clock externo ser de 200 MHz em todos esses casos, os multiplicadores levam em conta o clock de 100 MHz. Por exemplo, um Athlon/500 usa multiplicador 5x, e não 2,5x. Na verdade o clock desses modelos do Athlon é de 100 MHz, que com DDR (Double Data Rate) resulta no mesmo efeito que teria um clock efetivo de 200 MHz. Clock e modelo 500 MHz modelo 1 550 MHz modelo 1 600 MHz modelo 1 650 MHz modelo 1 700 MHz modelo 1 550 MHz modelo 2 600 MHz modelo 2 650 MHz modelo 2 700 MHz modelo 2 750 MHz modelo 2 800 MHz modelo 2 850 MHz modelo 2 900 MHz modelo 2 950 MHz modelo 2 1000 MHz modelo 2 Clock interno Multiplicador e externo 500 MHz / 200 MHz 5x 550 MHz / 200 MHz 5,5x 600 MHz / 200 MHz 6x 650 MHz / 200 MHz 6,5x 700 MHz / 200 MHz 7x 550 MHz / 200 MHz 5,5x 600 MHz / 200 MHz 6x 650 MHz / 200 MHz 6,5x 700 MHz / 200 MHz 7x 750 MHz / 200 MHz 7,5x 800 MHz / 200 MHz 8x 850 MHz / 200 MHz 8,5x 900 MHz / 200 MHz 9x 950 MHz / 200 MHz 9,5x 1000 MHz / 200 MHz 10x Clock externo e acesso à memória Potência 42 W 46 W 50 W 54 W 50 W 31 W 34 W 36 W 39 W 40 W 48 W 50 W 60 W 62 W 65 W Capítulo 7 – Processadores modernos 7-35 Alguma confusão foi feita pelos usuários em relação ao clock externo e as memórias utilizadas pelo Athlon. Afinal, o clock externo era de 100 ou 200 MHz? E como esses clocks são compatibilizados com as memórias PC100 e PC133 (100 MHz e 133 MHz) disponíveis na época do seu lançamento? Seria necessário usar memórias de 200 MHz? Esta questão não é específica do Athlon, mas de outros processadores e chipsets. Durante muitos anos, as memórias usadas nas placas de CPU deveriam operar com o mesmo clock externo usado pelo processador. Em um Pentium MMX, as memórias deveriam operar a 66 MHz. Em um Pentium II/400, por exemplo, as memórias deveriam operar com 100 MHz, tal qual o processador. Dizemos que nesses casos a memória opera de forma síncrona, ou seja, com o mesmo clock do processador. Novos chipsets foram desenvolvidos com o recurso de acessar a memória de forma assíncrona, ou seja, com um clock diferente do utilizado pelo processador. Um dos primeiros chipsets com esta capacidade foi o VIA Apollo MVP3, que permitia por exemplo, usar memórias a 66 MHz com um processador operando com clock externo de 100 MHz. Muitos chipsets modernos têm esta capacidade, inclusive os utilizados pelo Athlon. Figura 7.21 Conexões entre processador, chipset e memória. A figura 21 mostra o diagrama de blocos de uma típica placa de CPU. Nele vemos em destaque o processador, o chipset e a memória DRAM. Normalmente os chipsets são formados por dois chips independentes: o Northbridge ou System Controller, que é encarregado de controlar a memória e o barramento AGP, e o SouthBridge, especializado em interfaces 7-36 Hardware Total e comunicação com periféricos. Vemos na figura deste exemplo que a comunicação entre o processador e o chipset é feita a 200 MHz, enquanto a comunicação entre o chipset e a memória é feita a 100 MHz. Os diversos chipsets para Athlon passaram por várias gerações, com diferenças nas velocidades de comunicação com o processador e com as memórias: a) Processador a 200 MHz, memórias a 100 MHz b) Processador a 200 MHz, memórias a 100 ou 133 MHz c) Processador a 200 ou 266 MHz, memórias a 100 ou 133 MHz d) Processador a 200 ou 266 MHz, memórias DDR a 200 ou 266 MHz O melhor desempenho do processador é obtido quando a memória DRAM é capaz de operar com velocidade igual ao seu clock externo, o que só se tornou possível com as placas de CPU que dão suporte a memórias DDR, encontradas no mercado a partir de meados do ano 2001. Antes disso, as memórias PC100 e PC133 realmente estavam abaixo do desempenho exigido pelo Athlon. Athlon T-Bird Assim como a Intel passou o Pentium III da versão Katmai para a versão Coppermine, a AMD passou o processador Athlon original para a versão Thunderbird (T-Bird). Ambos os fabricantes lançaram versões com encapsulamentos de cartucho e soquete, passaram de 0,25 para 0,18 e fizeram alterações no seu núcleo, principalmente a integração da cache L2. Também foram lançadas versões econômicas: o Celeron baseado no núcleo Coppermine (até então era baseado no núcleo Katmai do Pentium II) e o Duron, que é um Athlon T-bird com cache L2 de 64 kB. A tabela que se segue mostra a transição que esses processadores sofreram no ano 2000. Intel Pentium III Katmai, SEC, 0,25 Pentium III Coppermine, SEC, 0,18 Pentium III Coppermine, FC-PGA, 0,18 Celeron Coppermine-128, FC-PGA, 0,18 AMD Athlon, modelo 1, SEC, 0,25 Athlon, modelo 2, SEC, 0,18 Athlon T-Bird, SEC, 0,18 Athlon T-Bird, PGA, 0,18 AMD Duron, PGA, 0,18 Note que o modelo Katmai do Pentium III (cache L2 discreta) foi produzido apenas na versão de cartucho e com tecnologia de 0,25. Já os Athlons de cache discreta (modelos 1 e 2) foram ambos produzidos na versão de cartucho, com tecnologias de 0,25 e 0,18. Observe ainda que o Athlon modelo 2 não tem correspondente na Intel. Ao invés de partir diretamente Capítulo 7 – Processadores modernos 7-37 para as novas versões com cache integrada, a AMD precisou lançar o modelo 2, já que a dissipação de calor do modelo 1 era muito elevada. Ambos os fabricantes fizeram a integração da cache L2 ao núcleo do processador utilizando a tecnologia de 0,18. O Coppermine da Intel corresponde ao T-Bird da AMD. Ambos os processadores foram produzidos nas versões PGA e de cartucho. Este é um engano que muitos cometem. As versões Coppermine e T-Bird, apesar de serem mais comuns no encapsulamento PGA, também foram produzidas no formato de cartucho. Até então, o Celeron era baseado no núcleo Katmai do Pentium II, e não tinha os recursos do Pentium III (que também era Katmai), como as instruções SIMD. Portanto o Celeron nada mais era que um Pentium II com menos cache, apesar desta cache ser full speed. Ao lançar o Pentium III Coppermine, a Intel passou a produzir novas versões do Celeron, finalmente baseadas no Pentium III, e não no Pentium II. É o chamado Celeron Coppermine-128. Esta nova versão do Celeron possui 128 kB de cache L2, contra 256 kB do Pentium III, e seu barramento externo operava a 66 MHz, contra 100 e 133 MHz do Pentium III. Assim como a Intel lançou o Celeron Coppermine-128, a AMD criou o “irmão mais novo” do Athlon. É o processador AMD Duron, cuja única diferença em relação ao Athlon T-Bird é a cache L2 de 64 kB. Tanto o Duron quanto as novas versões do Celeron são produzidas exclusivamente com o encapsulamento PGA, e não na versão de cartucho. O soquete utilizado pelo Duron e pelo Athlon T-Bird PGA é chamado de Socket A. 7-38 Hardware Total Figura 7.22 Processador Athlon para Socket A. Processador Athlon T-Bird Lançamento 2000 Transistores 37.000.000 Tecnologia 0,18  Encapsulamento PGA ou SEC Barramento de dados 64 bits Barramento de endereços 36 bits Capacidade de memória 64 GB Clock interno A partir de 650 MHz Clock externo 200 e 266 MHz Consumo Acima de 38 W Cache L1 128 kB Cache L2 256 kB Novos recursos: Cache L2 integrada ao núcleo, com 256 kB. Apesar dos novos processadores Athlon terem encapsulamento PGA, a AMD ainda produz versões de cartucho. Podemos identificar facilmente um Athlon T-Bird de cartucho. Observe na figura 21 a descrição da numeração existente no processador. Os dígitos “2” e “4” na figura caracterizam o TBird. O “2” indica que a cache L2 tem 256 kB, e o “4” indica que o divisor de cache é 1:1, ou seja, a cache opera na mesma freqüência do núcleo. Esses processadores são mais velozes que os Athlons originais, e podem ser instalados em placas de CPU com Slot A. Como essas placas foram originalmente projetadas para os Athlons “antigos” (não T-Bird), o seu BIOS poderá apresentar a mensagem “Unknown Athlon Processor” (processador Athlon desconhecido) durante o boot. Este não reconhecimento preciso do Capítulo 7 – Processadores modernos 7-39 processador não traz maiores conseqüências ao funcionamento do computador. O reconhecimento correto pode ser feito se realizarmos uma atualização no BIOS da placa de CPU. Figura 7.23 Identificação de um processador Athlon TBird para Slot A. O Athlon foi projetado para ser um processador compatível com as arquiteturas x86 / IA-32 e processar todos os sistemas operacionais e programas para PCs, como o Windows 9x/ME, Windows NT/2000, Windows XP, Linux, etc. Todos os programas que funcinam no Pentium, Pentium II/Pentium III e demais processadores Intel, funcionam também no Athlon. Apenas algumas atualizações cabem ser feitas nos sistemas operacionais. O Windows 2000, por exemplo, requer a instalação do Service Pack 1 para corrigir alguns problemas. Clocks e potências do Athlon T-Bird Periodicamente os fabricantes de processadores realizam alterações que resultam em redução da potência consumida. A alteração mais drástica é a redução do tamanho dos transistores (por exemplo, 0,25 para 0,18 e posteriormente para 0,13). Outras alterações também podem ser realizadas neste sentido, como a redução da tensão de alimentação interna do processador. Por isso para saber a potência elétrica exata dissipada por cada modelo (para efeito de cálculo do cooler) é preciso sempre consultar os manuais mais recentes. A tabela que se segue mostra os clocks e potências para o Athlon T-Bird modelo 4, operando com alimentação de 1,75V. Modelo 650 MHz Clock interno e externo 650 MHz / 200 MHz Multiplicador Potência 6,5x 38 W 7-40 700 MHz 750 MHz 800 MHz 850 MHz 900 MHz 950 MHz 1000 MHz 1000 MHz 1100 MHz 1133 MHz 1200 MHz 1200 MHz 1300 MHz 1333 MHz 1400 MHz 1400 MHz Hardware Total 700 MHz / 200 MHz 750 MHz / 200 MHz 800 MHz / 200 MHz 850 MHz / 200 MHz 900 MHz / 200 MHz 950 MHz / 200 MHz 1000 MHz / 200 MHz 1000 MHz / 266 MHz 1100 MHz / 200 MHz 1133 MHz / 266 MHz 1200 MHz / 200 MHz 1200 MHz / 266 MHz 1300 MHz / 200 MHz 1333 MHz / 266 MHz 1400 MHz / 200 MHz 1400 MHz / 266 MHz 7x 7,5x 8x 8,5x 9x 9,5x 10x 7,5x 11x 8,5x 12x 9x 13x 10x 14x 10,5x 40 W 43 W 45 W 47 W 50 W 52 W 54 W 54 W 60 W 63 W 66 W 66 W 68 W 70 W 72 W 72 W O Athlon continua a ser um processador quente, chegando até 72W de potência dissipada na sua versõa de 1.4 GHz. Para os modelos de 650, 700 e 750 MHz, ele chega a ser até um pouco mais quente que o modelo 2 de cartucho, porém a partir de 800 MHz, as potências dissipadas pelo T-Bird são menores que as das versões semelhantes do modelo 2 de cartucho. Podemos esperar para um futuro próximo, reduções nas potências dissipadas pelas novas versões do Athlon, resultantes da redução da tensão do núcleo e da adoção da tecnologia de 0,13. Note que as versões inferiores a 1 GHz são oferecidas apenas com o barramento externo de 200 MHz. A partir de 1 GHz, algumas versões são fabricadas apenas com o barramento de 200 MHz (1.1 e 1.3 GHz), outras são fabricadas apenas com o barramento de 266 MHz (1.13 e 1.33 GHz) e outras são oferecidas com barramentos de 200 e de 266 MHz (1, 1.2 e 1.4 GHz). As placas de CPU são capazes de detectar o clock externo suportado pelo processador e configurá-lo automaticamente. Podemos ainda fazer esta configuração no modo manual, forçando o processador para 200 ou 266 MHz, de acordo com o modelo. Para fazer esta configuração corretamente é preciso determinar se o Athlon usado tem barramento de 200 ou 266 MHz. Esta informação está estampada na face superior do processador. Capítulo 7 – Processadores modernos 7-41 Figura 7.24 Identificação de um processador Athlon TBird modelo 4. A seqüência de letras existente na face superior do processador traz várias informações úteis, como mostra a figura 24. Entre elas, o último caracter indica o clock externo do barramento (B=200 MHz e C=266 MHz). Outra informação importantíssima é a que define a temperatura máxima do processador (S=95oC e T=90oC). Isto é importante para determinar o cooler correto para o processador usado. Um processador que suporta temperatura máxima maior (no caso, 95oC) é preferível a um que suporta uma temperatura menor. São informações úteis para conferir o processador na ocasião da compra, e também para configurar corretamente um computador durante sua montagem, manutenção ou expansão. O Athlon Palomino (ou Athlon XP) Depois de lançar o Athlon Thunderbird (modelo 4), a AMD criou o Athlon MP (servidores e workstations) e o Athlon 4 (portáteis). Ambos utilizam o núcleo modelo 6, com otimizações diversas, tais como Professional 3D Now e menor consumo de energia. Apesar de ambos serem baseados no núcleo modelo 6, o Athlon MP tem habilitados seus recursos especiais de multiprocessamento, enquanto o Athlon 4, que não realiza multiprocessamento, tem recursos especiais de economia de energia. O Athlon 4, que será estudado mais adiante, é na verdade um Athlon para portáteis. Nas seções seguintes apresentaremos os processadores Athlon MP e Athlon 4. O núcleo do modelo 6 passou a ser utilizado na nova versão do Athlon para PCs desktop, inicialmente chamado de “Athlon Palomino”. Esta nova versão possui melhoramentos na cache L2, instruções Professional 3D Now e reduzido consumo de energia, porém não conta com os recursos de multiprocessamento do Athlon MP nem com os recursos de economia de energia do Athlon 4. Logo o Athlon T-Bird para PCs desktop sairá de linha e dará lugar ao Athlon Palomino (note que este é um nome provisório usado internamente na AMD). Os resultados serão preços menores, maiores velocidades e menor geração de calor. 7-42 Hardware Total ### Colocar tabela de equivalência Athlon Thoroughbred e Athlon Barton Essas são novas versões do Athlon para PCs desktop que deverão substituir o modelo Palomino em 2002. São baseados na tecnologia de 0,13. Existirão também versões correspondentes para PCs portáteis. Athlon Clawhammer Poderá ser lançada uma versão para PCs desktop baseada na tecnologia AMD x86-64. Será um processador de 64 bits, apesar de compatível com a arquitetura x86. Este será um modelo de 8a geração, também com tecnologia de 0,13 e seu lançamento está previsto para 2002 ou 2003. Athlon MP O Athlon MP é uma versão do Athlon capaz de operar em placas de CPU com múltiplos processadores. Apenas para recordar, o Pentium II e o Pentium III podiam operar em placas com 1 ou 2 processadores (SP e DP), enquanto suas versões Xeon podiam operar em modos de até 4 processadores. Já o Pentium 4, assim como o Athlon, podem operar apenas no modo SP (ou seja, um único processador). Assim como o Intel Xeon é uma versão do Pentium 4 que pode operar no modo dual, o Athlon MP é uma versão do Athlon capaz de operar também em modo dual. Futuras versões do Athlon MP poderão operar em grupos de 4 e 8 processadores. O Athlon MP é portanto um processador voltado para servidores e estações de trabalho de alto desempenho, mercado que até então estava dominado pelos processadores Intel: Pentium II Xeon, Pentium III Xeon e (Pentium 4) Xeon. Figura 7.25 Processador Athlon MP. Capítulo 7 – Processadores modernos 7-43 Juntamente com o Athlon MP, a AMD lançou também o chipset AMD 760 MP, capaz de operar com o sistema dual. Na figura 26 vemos uma das primeiras placas de CPU para Athlon MP, a Tyan Thunder K7, equipada com este chipset. Como vemos são dois soquetes de 463 pinos, além de slot AGP Pro, 5 slots PCI de 64 bits e 4 soquetes para memórias DDR DDR padrões DDR200 (para processadores com clock externo de 200 MHz) e DDR266 (para as versões com clock externo de 266 MHz). Essas memórias são portanto capazes de operar com a plena velocidade exigida pelo Athlon MP, ao contrário das memórias PC100 e PC133, que ficam bem abaixo desta velocidade. Figura 7.26 Uma placa de CPU para dois processadores Athlon MP. A figura 27 mostra o diagrama de blocos de uma placa de CPU baseada no chipset AMD 760 MP, para dois processadores Athlon MP. Não é muito diferente de outras placas para múltiplos processadores. Este chipset é formado pelos chips AMD 762 (este é o que tem recursos de multiprocessamento) e o controlador de periféricos AMD 766. Note que este segundo chip não é responsável por funções de multiprocessamento, e é inclusive utilizado na versão “não multiprocessada” do AMD 760. Portanto o chipset AMD 760 é oferecido em duas versões: AMD 760 MP = AMD 762 (MP) + AMD 766 AMD 760 = AMD 761 (não MP) + AMD 766 7-44 Hardware Total *** 75% *** Figura 7.27 Diagrama de uma placa de CPU dual para processadores Athlon MP. O chip AMD 762 faz a ligação com até dois processadores Athlon MP, a 200 ou 266 MHz. A ligação é feita com as memórias DDR, que poderão ser também de 200 ou 266 MHz. O AMD 762 também é responsável pela geração dos sinais do barramento PCI, que opera com 32 ou 64 bits, a 33 MHz. Na versão “não MP”, ou seja, no AMD 761, o barramento PCI é de apenas 32 bits, como na maioria das placas de CPU monoprocessadas. Já a velocidade da comunicação com o processador e com a memória DDR é a mesma da versão MP, ou seja, 200/266 MHz. A figura 28 mostra como reconhecer um processador Athlon MP, a partir da inscrição na sua face superior. O prefixo “HX” antes da indicação do clock é o que o distingue das outras vesões do Athlon. Assim como ocorre com outras versões, existem informações importantes, como o clock, a voltagem, o clock externo máximo, a temperatura máxima e o tamanho da cache L2. Figura 7.28 Identificando um Athlon MP. Processador Athlon MP Lançamento 2001 Capítulo 7 – Processadores modernos 7-45 Transistores 37.500.000 Tecnologia 0,18  Encapsulamento PGA Barramento de dados 64 bits Barramento de endereços 36 bits Capacidade de memória 64 GB Clock interno A partir de 1000 MHz Clock externo 266 MHz Consumo A partir de 46 W Cache L1 128 KB Cache L2 256 KB Novos recursos: Redução de 20% no consumo de energia, operação em modo dual, cache L2 com eficiência aumentada, Professional 3D Now, compatíveis com as instruções SSE do Pentium III. Apesar de utilizar a mesma tecnologia de 0,18  e a mesma voltagem das versões então existentes do Athlon, o Athlon MP possui otimizações nos seus circuitos internos que resultaram em redução de cerca de 20% no consumo elétrico. Foi inicialmente liberado nas versões de 1000 e 1200 MHz, ambas com barramento externo de 266 MHz. Sua cache L2 sofreu melhoramentos na arquitetura (TLB = Translation Lookaside Buffer e Hardware Pre-fetch) que melhoraram sua eficiência, apesar de ter mantido o tamanho de 256 kB. Futuras versões do Athlon MP poderão usar caches L2 maiores. Professional 3D Now Outro recurso interessante introduzido no Athlon MP são as novas instruções especializadas em processamento 3D e multimídia, chamadas Professional 3D Now. Apenas para recordar, a tecnologia 3D Now foi introduzida no AMD K6-2, e com o lançamento do Athlon recebeu mais algumas instruções, passando a se chamar Advanced 3D Now. Ao lançar o Pentium III, a Intel criou suas próprias instruções 3D e de multimídia, chamadas SSE (Streamed SIMD Extensions). Muitos conhecem o SSE como MMX2. No Athlon MP, a AMD adicionou todas as instruções SSE da Intel, e passou a chamar o novo conjunto de Professional 3D Now. Portanto, temos: Professional 3D Now = Advanced 3D Now + SSE Isto dá ao Athlon MP a capacidade de executar programas originalmente otimizados para a tecnologia SSE do Pentium III. Note entretanto que pelo menos nesta versão inicial, não estão incluídas as novas instruções 3D (SSE2) do Pentium 4. 7-46 Hardware Total Smart MP O Smart Multiprocessing é um recurso novo criado pela AMD para seus processadores Athlon MP. Com ele é possível uma comunicação mais eficiente entre a memória e os processadores. O funcionamento de vários processadores em conjunto tem algumas complicações, como por exemplo, a coerência de caches. Quando um processador acessa um dado na memória, precisa saber se este dado está atualizado ou se consta como escrita pendente na cache do outro processador. Além disso em caso como este, é mais rápido um processador transferir o dado diretamente para outro, usando apenas as caches, e deixando liberada a memória. Graças à tecnologia Smart MP e ao chipset AMD 760 MP, uma comunicação mais eficiente pode ser obtida. Este chipset tem dois barramentos independentes, um para cada processador em uma configuração dual. Figura 7.29 O Athlon MP e o chipset AMD 760 MP formam um sistema com dois barramentos independentes, um para cada processador, enquanto os sistemas da Intel (Intel Xeon + chipset i860 ou Pentium III Xeon + chipset i830) utilizam um único barramento compartilhado entre os dois processadores, o que reduz o desempenho. A figura 29 mostra as conexões entre o chipset e os processadores em sistemas da Intel e AMD. Nos sistemas da Intel, a comunicação entre os processadores é feita através de um barramento compartilhado, e todas as transações passam pela memória. Nos sistemas da AMD, cada processador tem seu próprio barramento. A comunicação entre os processadores é feita diretamente, sem a necessidade de utilizar a memória, que poderá estar em uso por outros circuitos (AGP ou dispositivos PCI, por exemplo). Freqüências e dissipação de energia Apesar de também ser construído com a tecnologia de 0,18 e operar com os mesmos 1.75 volts usados pelo núcleo do Athlon T-Bird modelo 4, o Athlon MP (baseado no núcleo modelo 6), o Athlon MP tem outras modificações de engenharia que resultam na redução de 20% no seu Capítulo 7 – Processadores modernos 7-47 consumo elétrico. Os dois primeiros modelos lançados foram os de 1000 e 1200 MHz, e suas características são resumidas na tabela abaixo. Modelo Athlon MP / 1000 Athlon MP / 1200 Clock interno Multiplicador e externo 1000 MHz / 266 MHz 7,5x 1200 MHz / 266 MHz 9x Potência 46,1 W 54,7 W Athlon Thoroughbred MP e Barton MP Essas serão novas versões do Athlon MP, com lançamento previsto para 2002. Serão baseados na arquitetura de 32 bits e 7a geração do Athlon, com tecnologia de 0,13, e serão destinados a servidores e workstations “entry level”. Em outras palavras, são para os mais modestos modelos de PCs de alto desempenho, já que para os de altíssimo desempenho a AMD oferecerá seus novos modelos de 8a geração, com nova arquitetura de 64 bits. Athlon ClawHammer e SledgeHammer Esses também são nomes provisórios, e não necessariamente serão chamados de “Athlon”. Ambos serão processadores de 8a geração, 64 bits e tecnologia de 0,13, com lançamento previsto para 2002. O ClawHammer irá operar em sistemas para até 2 processadores, e o SledgeHammer irá operar com sistemas para 4 e 8 processadores. Athlon 4 Esta é uma nova versão do Athlon destinada ao mercado de PCs portáteis. Lançada ainda com a tecnologia de 0,18, porém utilizando menor dissipação de potência e menores voltagens, é também baseado no núcleo do modelo 6, o mesmo utilizado pelo Athlon MP e pelo Athlon Palomino. 7-48 Hardware Total Figura 7.30 Processador Athlon 4. Processador Athlon 4 Lançamento Transistores Tecnologia Encapsulamento Barramento de dados Barramento de endereços Capacidade de memória Clock interno Clock externo Consumo Cache L1 Cache L2 2001 37.000.000 0,18  PGA 64 bits 36 bits 64 GB 650 a 1400 MHz (jun/2001) 200 / 266 MHz 38 a 72 W 128 kB 256 kB Figura 7.31 Identificação de processadores Athlon 4. AMD Duron Assim como a Intel produziu processadores Celeron como versões de menor custo e menor desempenho do Pentium II e Pentium III, a AMD produziu a partir do Athlon T-Bird, o AMD Duron. Tecnicamente a única diferença entre o Athlon e o Duron é a cache L2. O Athlon tem 256 kB, enquanto o Duron tem 64 KB. Todas as demais características são similares às do Capítulo 7 – Processadores modernos 7-49 Athlon. Inclusive o aspecto externo do Duron é bastante parecido com o do Athlon, como podemos ver na figura 32. Figura 7.32 Processador AMD Duron. O AMD Duron destina-se ao mercado de PCs de baixo custo. Foi criado para substituir o K6-2, o processador que dominou este mercado entre 1998 e 2000. Ao mesmo tempo em que cessou a produção de chips K6-2, no final do ano 2000, aumenta a oferta de processadores Duron e de placas de CPU de baixo custo, com áudio e vídeo onboard, equipadas com Socket A. Processador AMD Duron Lançamento 2000 Transistores 25.000.000 Tecnologia 0,18  Encapsulamento PGA Barramento de dados 64 bits Barramento de endereços 36 bits Capacidade de memória 64 GB Clock interno A partir de 600 MHz Clock externo 200 MHz Consumo A partir de 27 W Cache L1 128 kB Cache L2 64 kB Novos recursos: O Duron tem todos os recursos do Athlon T-Bird, exceto pela sua cache L2, que tem apenas 64 kB. Em compensação tem menor custo e menor dissipação de calor. A princípio qualquer versão do Athlon pode ter uma versão do Duron correspondente, mas na prática não é o que tem ocorrido. A AMD tem dado prioriadade em produzir Athlons com clocks mais altos e Durons com clocks 7-50 Hardware Total mais baixos. Enquanto eram oferecidos Athlons entre 800 e 1200 MHz, o Duron era oferecido em versões de 700 a 850 MHz. Deixando de lado a cache L2, que no Duron tem apenas 64 kB, todas as suas demais características são idênticas às do Athlon, como a cache L1 de 128 kB, o barramento externo de 200 MHz e a unidade de ponto flutuante de alto desempenho. É um excelente substituto de alto desempenho para o K6-2, voltado para o mercado dos PCs de baixo custo. Note que o Duron não foi produzido em versões de cartucho. O Duron passou a ser produzido já na versão T-Bird, com encapsulamento PGA. Modelo 600 MHz 650 MHz 700 MHz 750 MHz 800 MHz 850 MHz 900 MHz 950 MHz Clock interno e externo 600 MHz / 200 MHz 650 MHz / 200 MHz 700 MHz / 200 MHz 750 MHz / 200 MHz 800 MHz / 200 MHz 850 MHz / 200 MHz 900 MHz / 200 MHz 950 MHz / 200 MHz Multiplicador Potência 6x 6,5x 7x 7,5x 8x 8,5x 9x 9,5x 27,4 W 29,4 W 31,4 W 33,4 W 35,4 W 37,4 W 39,5 W 41,5 W A figura 33 mostra como identificar as características de processadores AMD Duron. Assim como ocorre para outros processadores da AMD, o código tem indicações de clock interno e externo, cache L2, temperatura e voltagem. Figura 7.33 Identificação de processadores Duron. Duron para portáteis e Duron Morgan O processador Duron para portáteis é uma nova versão baseada no mesmo núcleo usado pelo Athlon MP e Athlon 4 (modelo 6). É basicamente um Athlon 4 com cache L2 de 64 kB, ao invés de 256 kB. Assim como o núcleo do modelo 6 passou a ser usado nos novos Athlons para PCs desktop (Palomino), o núcleo do Duron portátil passou a ser usado nas novas versões Capítulo 7 – Processadores modernos 7-51 do Duron para PCs desktop de baixo custo. Este é o chamado Duron Morgan. Duron Appaloosa Em 2002 o Duron também adotará a tecnologia de 0,13, e será lançado o modelo Appaloosa, nas versões para portáteis e para desktops. VIA Cyrix III Apesar deste processador ser bastante raro no Brasil, não poderíamos deixar de fazer uma citação. Afinal a Cyrix sempre foi o terceiro maior fabricante de processadores para PCs. Durante seus áureos tempos, chegou a produzir processadores melhores que os da AMD e Intel. Era o Cyrix 6x86 PR200, mais veloz e mais barato que o Pentium-200. Produziu ainda processadores 6x86MX e M-II, ambos com tecnologia MMX. Infelizmente a Cyrix mudou de dono duas vezes ao longo dos útlimos anos. Foi comprada pela National Semiconductors, que praticamente a sucateou. Passou muito tempo sem novos lançamentos, até que foi finalmente comprada pela VIA Technologies. Atualmente o processador chama-se Via Cyrix III. Ele é na verdade uma espécie de Celeron, tendo alguns pontos superiores e outros inferiores. Os pontos superiores são:        Barramento de 66, 100 ou 133 MHz Clocks mais elevados, como 700 MHz Cache L1 com 128 kB Instruções 3D Now e MMX Utiliza o Soquete 370, compatível com Pentium III e Celeron Baixa dissipação de calor Baixo custo Seu ponto fraco é a cache L2, inexistente. Isso mesmo, a Cyrix preferiu aumentar o tamanho da cache L1 e acabar com a cache L2. Isso lembra os primeiros processadores Celeron, que também não tinham cache L2. 7-52 Hardware Total Figura 7.34 Processador VIA Cyrix III. VIA C3 Um ponto fraco do VIA Cyrix III é a ausência de cache L2, o mesmo mal sofrido pelas primeiras versões do Celeron (apelidado maldosamente de Lentium, pelo menos no Brasil). Por isso a VIA optou por incluir uma cache L2 de 64 kB no seu novo processador, o VIA C3. *** 35% *** Figura 7.35 Processador VIA C3. Este processador foi desenvolvido pelas antiga equipe da Centaur (criadora do processador WinChip). Neste ponto a maior parte da equipe original da Cyrix já havia abandonado a VIA, e a maior parte do projeto foi realizado pelo grupo da Centaur. O nome “Cyrix” foi portanto eliminado do Capítulo 7 – Processadores modernos 7-53 processador. É fabricado com tecnologia de 0,15 e tem baixo consumo de energia, inferior ao de um Celeron de mesmo clock.      Cache L1 com 128 kB Cache L2 com 64 kB Barramento de 66, 100 ou 133 MHz Instruções 3D Now e MMX Lançado em versões de 700 a 800 MHz A tabela abaixo mostra algumas características do VIA C3. Modelo 700 MHz 733 MHz 750 MHz 800 MHz 800 MHz Clock interno e externo 700 MHz / 100 MHz 733 MHz / 133 MHz 750 MHz / 100 MHz 800 MHz / 133 MHz 800 MHz / 100 MHz Multiplicador Potência 7x 5,5x 7,5x 6x 8x 9,9 W 10,3 W 10,6 W 11,3 W 11,3 W Note que o VIA C3 não é destinado a competir no mercado de PCs de alto desempenho, e sim na construção de PCs compactos de baixo consumo. Pode ser usado em notebooks e em PCs que operam em funções especializadas, como caixas eletrônicos, por exemplo. Inclusive sua unidade de ponto flutuante é de desempenho bastante modesto. Opera com apenas metade do clock do núcleo. Em um C3 de 800 MHz, por exemplo, apesar das caches L1 e L2 operarem com 800 MHz, a unidade de ponto flutuante opera com apenas 400 MHz. /////// FIM /////////// Capítulo 8 Arquitetura de processadores Mostraremos neste capítulo alguns conceitos importantes sobre o funcionamento interno dos processadores. Tomaremos como exemplo os processadores Intel, e com eles você entenderá conceitos como execução especulativa, pipeline, previsão de desvio, paralelismo, micro-operações, linguagem assembly, memória virtual, paginação e outros termos complexos. O assunto é difícil, mas vale a pena, pois o leitor passará a ter um conhecimento mais profundo sobre o que se passa dentro de um processador. Registradores internos do processador Para entender como um processador executa programas, precisamos conhecer a sua arquitetura interna, do ponto de vista de software. Dentro de um processador existem vários circuitos chamados de registradores. Os registradores funcionam como posições de memória, porém o seu acesso é extremamente rápido, muito mais veloz que o da cache L1. O número de bits dos registradores depende do processador.     Processadores Processadores Processadores Processadores de 8 bits usam registradores de 8 bits de 16 bits usam registradores de 16 bits de 32 bits usam registradores de 32 bits de 64 bits usam registradores de 64 bits A figura 1 mostra os registradores internos dos processadores 8086, 8088 e 80286, todos de 16 bits. Todos os processadores têm uma linguagem baseada 8-2 Hardware Total em códigos numéricos na memória. Cada código significa uma instrução. Por exemplo, podemos ter uma instrução para somar o valor de AX com o valor de BX e guardar o resultado em AX. As instruções do processador que encontramos na memória são o que chamamos de linguagem de máquina. Nenhum programador consegue criar programas complexos usando a linguagem de máquina, pois ela é formada por códigos numéricos. É verdade que alguns programadores conseguem fazer isso, mas não para programas muito longos, pois tornam-se difíceis de entender e de gerenciar. Ao invés disso, são utilizados códigos representados por siglas. As siglas são os nomes das instruções, e os operandos dessas instruções são os registradores, valores existentes na memória e valores constantes. Figura 8.1 Registradores internos do processador 8086. Por exemplo, a instrução que acabamos de citar, que soma o valor dos registradores AX e BX e guarda o resultado em AX, é representada por: ADD AX,BX Esta instrução é representada na memória pelo seguinte código de máquina: 01 D8 Portanto a instrução ADD AX,BX é representada na memória por dois bytes, com valores 01 e D8 (em hexadecimal). Os bytes na memória que formam os programas são o que chamamos de linguagem de máquina. Esse códigos são lidos e executados pelo processador. Já as representações por siglas, como “ADD AX,BX”, formam o que chamamos de linguagem assembly. Quando programamos em linguagem assembly, estamos utilizando Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-3 as instruções nativas do processador. A linguagem assembly é usada para escrever programas que têm contato direto com o hardware, como o BIOS e drivers. O assembly também é chamado linguagem de baixo nível, pois interage intimamente com o hardware. Programas que não necessitam deste contato direto com o hardware não precisam ser escritos em assembly, e são em geral escritos em linguagens como C, Pascal, Delphi, Basic e diversas outras. Essas são chamadas linguagens de alto nível. Nas linguagens de alto nível, não nos preocupamos com os registradores do processador, nem com a sua arquitetura interna. Os programas pensam apenas em dados, matrizes, arquivos, telas, etc. Apresentamos abaixo um pequeno trecho de um programa em linguagem assembly. Em cada linha deste programa temos na parte esquerda, os endereços, formados por duas partes (segmento e offset). A seguir temos as instruções em códigos de máquina, e finalmente as instruções em assembly. Endereço --------1B8D:0100 1B8D:0102 1B8D:0103 1B8D:0104 1B8D:0106 1B8D:010A 1B8D:010C 1B8D:0110 1B8D:0113 1B8D:0117 1B8D:011A 1B8D:011D Código ------------01D8 C3 16 B03A 380685D5 750E 804E0402 BF86D5 C6460000 E85F0B 8B7E34 007C1B Assembly -----------------------------ADD AX,BX RET PUSH SS MOV AL,3A CMP [D585],AL JNZ 011A OR BYTE PTR [BP+04],02 MOV DI,D586 MOV BYTE PTR [BP+00],00 CALL 0C79 MOV DI,[BP+34] ADD [SI+1B],BH Quando estamos programando em linguagem assembly, escrevemos apenas os nomes das instruções. Depois de escrever o programa, usando um editor de textos comum, usamos um programa chamado compilador de linguagem assembly, ou simplesmente, Assembler. O que este programa faz é ler o arquivo com as instruções (arquivo fonte) e gerar um arquivo contendo apenas os códigos das instruções, em linguagem de máquina (arquivo objeto). O arquivo objeto passa ainda por um processo chamado link edição, e finalmente se transforma em um programa, que pode ser executado pelo processador. O Assembler também gera um arquivo de impressão, contendo os endereços, códigos e instruções em assembly, como no trecho de listagem que mostramos acima. O programador pode utilizar esta listagem para depurar o programa, ou seja, testar o seu funcionamento. 8-4 Hardware Total Os códigos hexadecimais que representam as instruções do processador são chamados de opcodes. As siglas que representam essas instruções são chamadas de mnemônicos. Daremos neste capítulo, noções básicas da linguagem assembly dos processadores modernos. Não ensinaremos a linguagem a fundo, mas o suficiente para você entender como os processadores trabalham. Como a programação nos processadores modernos é relativamente complexa, começaremos com o 8080, de 8 bits. A arquitetura do 8080 deu origem à do 8086, que por sua vez deu origem ao 386 e aos processadores modernos. Entendendo o 8080, que é bem mais simples, será mais fácil entender os processadores modernos. Linguagem Assembly 8080 Aprender assembly do 8080 não é uma inutilidade, por duas razões. Primeiro porque você entenderá com muito mais facilidade o assembly dos processadores modernos, que afinal foram inspirados no 8080. Segundo que nem só de PCs vive um especialista em hardware. Você poderá trabalhar com placas controladoras que são baseadas nos processadores 8051 e Z80. Ambos são de 8 bits e também derivados do 8080, e são bastante utilizados em projetos modernos. A figura 2 mostra os registradores internos do 8080. São registradores de 8 bits, com exceção do PC (Program Counter) e do SP (Stack Pointer), que têm 16 bits. Figura 8.2 Registradores internos do 8080. O registrador mais importante é o acumulador. Ele é o valor de saída da unidade lógica e aritmética (ALU), na qual são realizadas todas as operações. Processadores atuais permitem fazer operações com todos os registradores, mas no 8080, o acumulador deve obrigatoriamente ter um dos operandos, e sempre é onde ficam os resultados. Os registradores B, C, D, E, H e L são de uso geral. Servem como operandos nas operações lógicas e aritméticas envolvendo o acumulador. O PC é um registrador de 16 bits, e seus valores são usados para formar o barramento de Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-5 endereços do processador durante as buscas de instruções. O PC tem sempre o endereço da próxima instrução a ser executada. O SP (Stack Pointer) é muito importante. Ele serve para endereçar uma área de memória chamada stack (pilha). A pilha serve para que os programas possam usar o que chamamos de subrotinas, que são trechos de programa que podem ser usados em vários pontos diferentes. Por exemplo, se em um programa é preciso enviar caracteres para o vídeo, não é preciso usar em vários pontos deste programa, as diversas instruções que fazem este trabalho. Basta fazer uma subrotina com essas funções e “chamá-la” onde for necessária. A subrotina deve terminar com uma instrução RET, que faz o programa retornar ao ponto no qual a subrotina foi chamada. Para chamar uma subrotina, basta usar a instrução CALL. Quando esta instrução é executada, é automaticamente armazenado na pilha, o endereço da instrução imediatamente posterior à instrução CALL (endereço de retorno). Subrotinas podem chamar outras subrotinas, permitindo assim criar programas mais complexos. O Stack Pointer sempre aponta para o topo da pilha, e é automaticamente corrigido à medida em que são usadas instruções CALL e RET. A instrução RET consiste em obter o endereço de retorno existente no topo da pilha e copiá-lo para o PC (Program Counter). Isso fará com que o programa continue a partir da instrução posterior à instrução CALL. Os FLAGS são um conjunto de 8 bits que representam resultados de operações aritméticas e lógicas. São os seguintes esses bits: Símbolo Z CY P S AC Nome Zero Carry Parity Signal Aux. Carry Descrição Indica se o resultado da operação foi zero Indica se uma operação aritmética teve “vai um” ou “pede emprestado” Indica a paridade do resultado da operação. Indica o sinal de uma operação, se foi positivo ou negativo Carry auxiliar, em algumas instruções especiais. Apesar de ser um processador de 8 bits, o 8080 é capaz de realizar algumas operações de 16 bits. Nessas operações, os registradores B e C são tratados como um valor de 16 bits. O mesmo ocorre com o par D/E e H/L. Além de manipular os registadores, o 8080 também permite obter valores na memória. Esses valores podem ser de 8 ou 16 bits, e nas instruções que fazem esses acessos, basta indicar o endereço de 16 bits da posição de memória que desejamos acessar. Além disso é possivel usar os registradores HL, BC e DE como apontadores para posições de memória. Nas instruções do assembly do 8080, o pseudo registrador M é na verdade a posição de memória (8 bits) cujo endereço está em HL. 8-6 Hardware Total Programar em assembly do 8080 consiste em utilizar suas instruções, manipulando seus registradores para executar as funções que desejamos. Instruções de movimentação de dados MOV: Move dados entre dois registradores diferentes. Assim como na maioria das instruções que envolvem registradores, podemos usar M como sendo a posição de memória apontada por HL. Exemplos: MOV A,C MOV C,E MOV D,M MOV M,A ; A=C ; C=E ; D=M, ou seja, a posição de memória indicada ; por HL ; M=A Note que quando escrevemos programas em assembly, podemos usar comentários em cada linha, bastando usar um ponto-e-vírgula após a instrução. Tudo o que estiver depois do ponto-e-vírgula será ignorado pelo assembler. Aqui aproveitamos este convenção para colocar também comentários explicativos nas instruções de nossos exemplos. MVI: Carrega um valor constante de 8 bits em um registrador de 8 bits ou na posição de memória apontada por HL. Exemplos: MVI C,200 MVI A,15h MVI M,150 MVI L,32 ; Carrega o registrador C com 200 (decimal) ; Carrega o acumulador com 15 hexadecimal ; Armazena o valor 150 em [HL] ; Carrega o registrador L com 32 em decimal Aproveitamos para além de exemplificar essas instruções, apresentar mais algumas convenções usadas na linguagem assembly. Os números podem ser representados nos formatos binário, octal, hexadecimal ou decimal. Quando não usamos sufixos após os números, considera-se que são números decimais. Para números hexadecimais, usamos o sufixo H. Quando um número hexadecimal começa com A, B, C, E, E ou F, temos que usar um “0” no início, para que o assembler não pense que se trata de uma variável, e não um número. Números binários devem terminar com “b”, e números octais devem terminar com “q”. Exemplos: 190 10010111b 325q 8BC3h Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-7 Os quatro números acima estão expressos respectivamente em decimal, binário, octal e hexadecimal. Outra convenção que vamos introduzir aqui é usar o símbolo [HL] para indicar a posição de memória cujo endereço é dado por HL. Na linguagem assembly do 8080, este é o papel do símbolo M. Não usamos [HL], porém esta convenção foi adotada no assembly do 8086 e outros processadores mais novos. Da mesma forma vamos usar os símbolos [BC] e [DE] para indicar as posições de memória apontadas por BC e por DE. LXI: Carrega um valor constante de 16 bits em um dos pares BC, DE, HL e no Stack Pointer. Exemplos: LXI H,35AFh LXI D,25100 LXI B,0 LXI SP,200 ; Carega HL com o valor 35AF hexadecimal ; Carrega DE com o valor 25100 decimal ; Carrega BC com 0 ; Carrega o Stack Pointer com 200 decimal Note que os números de 8 bits podem assumir valores inteiros positivos de 0 a 255 decimal (ou de 0 a FF em hexadecimal). Os números inteiros positivos de 16 bits podem assumir valores entre 0 e 65.535 decimal (ou 0 a FFFF hex). Obseve a instrução LXI H, 35AFh. Este valor 35AF é formado por 16 bits, sendo que os 8 bits mais significativos têm o valor 35 hex, e os 8 bits menos significativos têm o valor AF hex. No par HL, o registrador H é o mais significativo, e o registrador L é o menos significativo. Sendo assim o registrador H ficará com 35 hex e o registrador L ficará com AF hex. LDA e STA: A instrução LDA carrega o acumulador (registrador A) com o valor que está no endereço de memória especificado. A instrução STA faz o inverso, ou seja, guarda o valor de A na posição de memória especificada. Exemplos: LDA 1000h STA 2000h ; Carrega A com o valor existente em [1000h] ; Guarda o valor de A em [2000h] Estamos utilizando a partir de agora a notação [nnnn] para indicar a posição de memória cujo endereço é nnnn. Esta notação não é usada no assembly para 8080, mas é usada no assembly do 8086 e superiores. LHLD e SHLD: A instrução LHLD carrega nos registradores H e L, o valor de 16 bits existente nas duas células de memória cujo endereço é especificado. A instrução SHLD faz o inverso. Exemplos: 8-8 Hardware Total LHLD 1000h SHLD 2000h ; Faz L=[1000h] e H=[1001h] ; Guarda L em [2000h] e H em [2001h] Aqui vai mais um conceito importante. A memória do 8080 é uma sucessão de bytes, mas podemos também acessar words, ou seja, grupos de 16 bits. A operação envolve dos bytes consecutivos, e nas instruções indicamos apenas o endereço do primeiro byte. Os 8 bits menos significativos estão relacionados com a posição de memória indicada, e os 8 bits seguintes estão relacionados com a próxima posição. A figura 3 ilustra o que ocorre ao usarmos a instrução SHLD 2000h, levando em conta que H está com o valor 35h e L com o valor 8Ch. Figura 8.3 Armazenando HL em [2000h]. Esta convenção é utilizada por todos os processadores Intel. Sempre que é feita uma leitura ou escrita na memória, as partes menos significativas dizem respeito aos endereço menores, e as partes mais significativas correspondem aos endereços maiores. LDAX e STAX: Essas instruções fazem respectivamente operações de load (carrega) e store (guarda) do acumulador, usando a posição de memória cujo endereço está no par BC ou DE. Exemplos: LDAX D STAX B LDAX B STAX D ; A = [DE] ; [BC] = A ; A = [BC] ; [DE] = A Note que estamos usando as notações [BC] e [DE] para indicar as posições de memória cujos endereços são dados por BC e DE. Observe que as instruções LDAX H e STAX H não existem, mas em seu lugar temos “MOV A,M” e “MOV M,A” que fazem a mesma coisa. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-9 XCHG: Troca o valor de HL com o valor de DE. Esta instrução só é usada na forma: XCHG ; DE  HL Trecho de programa com movimentação de dados Mostraremos agora uma seqüência de instruções de movimentação de dados apresentadas aqui. Usaremos depois de cada instrução, um ponto-e-vírgula, seguido de comentários. Esta é uma prática comum nos programas em assembly e em outras linguagens. O comentário não produz instruções para o processador, apenas serve para o programador explicar melhor o seu programa. INIC: MVI A,100 MOV C,A ; Carrega A com o valor 100 decimal ; Copia o valor de A para o registrador C LXI H, 300h ; Carrega HL com o valor 300h. H ficará com 03 e L ficará com 00 MVI M,40 ; Armazena no endereço 300h (apontado por HL), o valor 40 LXI D, 1000h ; Carrega DE com o valor 1000h MOV A,M ; Move para A o valor armazanedo no endreço 300h STAX D ; Guarda o valor de A na posição 1000h da memória SHLD 2000h ; Guarda o valor de HL nas posições 2000 e 2001 XCHG ; Troca os valores de DE e HL Na listagem acima, “INIC:” é o que chamamos de LABEL. Ele será entendido pelo assembler como um endereço que deverá ser utilizado posteriormente em alguma instrução. Instruções aritméticas ADD: Soma com A, o valor do registrador especificado, ou da posição de memória apontada por HL (M). O resultado da operação é armazenado em A. Exemplos: ADD B ADD C ADD L ADD M ; A = A+B ; A = A=C ; A = A+L ; A = A+[HL] Assim como ocorre com todas as instruções aritméticas e lógicas, os flags (Z, CY, P, S e AC) são atualizados de acordo com o resultado da operação. Por exemplo, se somarmos C8h com 72h, o resultado será 13Ah. Este valor não cabe em 8 bits, portanto o resultado será 3Ah e o bit Carry será ligado para indicar que ocorreu um “vai 1”. 8-10 Hardware Total ADI. Soma com A, o valor constante especificado. O resultado fica armazenado em A. Exemplos: ADI 90 ADI 35 ; A = A+90 ; A = A+35 ADC: Semelhante à instrução ADD, exceto que o bit Carry também é adicionado. Esta operação serve para fazer somas com “vai 1”. Desta foram podemos dividir números grande em valores de 8 bits, e somar 8 bits de cada vez. Sempre que fazemos uma soma, o Carry ficará com o “vai 1” da operação, e assim poderá ser usado para somar a parcela seguinte. Exemplos: ADC L ADC D ADC M ; A = A+L+carry ; A = A+D+carry ; A = A+[HL]+carry ACI: Semelhante à instrução ADI, exceto pelo Carry também entrar na soma. Exemplos: ACI 90 ACI 84 ; A = A+90+carry ; A = A+84+carry SUB: Faz uma subtração de A com o registrador (A = A-registrador) ou com M. Exemplos: SUB D SUB C SUB M ; A = A-D ; A = A-C ; A = A-[HL] Nesta operação, o carry é ligado para indicar o resultado negativo, o que serve para fazer cálculos com vários dígitos, usando o método de “pedir emprestado”. SUI: Subtrai do acumulador, o número especificado. Por exemplo: SUI 20 SUI 82 SUI 0DFh ; A = A-20 ; A = A-82 ; A = A-DF (hex) SBB: Similar à instrução SUB, exceto que leva em conta o valor do carry. Serve para fazer cálculos com o método de “pedir emprestado”. Exemplos: SBB C SBB L SBB M ; A = A-C-carry ; A = A-L-carry ; A = A-[HL]-carry Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-11 SBI: Similar à instrução SUI, exceto que leva em conta o valor do carry. Serve para fazer cálculos com o método de “pedir emprestado”. Exemplos: SBI 2Fh SBI 73h ; A = A-2Fh-carry ; A = A-73h-carry INR: Incrementa em uma unidade o valor do registrador especificado. Serve para implementar contadores. Exemplos: INR A INR C INR D INR L INR M ; A = A+1 ; C = C+1 ; D = D+1 ; L = L+1 ; [HL] = [HL]+1 Quando o valor do registrador é FF e usamos esta instrução, ele passará a ficar com o valor 00 e o bit Carry será ligado. O bit Zero também será ligado, indicando que o resultado da operação foi zero. DCR: Diminui de uma unidade o conteúdo do registrado especificado. Esta instrução é usada para implementar contagens decrescentes. Exemplos: DCR A DCR C DCR D DCR H DCR M ; A = A-1 ; C = C-1 ; D = D-1 ; H = H-1 ; [HL] = [HL]-1 Quando o registrador tem o valor 1 e usamos esta instrução, o seu conteúdo passará a ser 00. O bit Zero será ligado, indicando que o resultado da operação foi 0. Se o registrador estiver com o valor 00 e usarmos novamente esta instrução, seu valor passará a ser FF. O bit Carry será ligado, para indicar que o resultado tem valor negativo. INX e DCX: Essas instruções são similares às instruções INR e DCR, exceto que operam com pares de registradores (BC, DE e HL) e com o Stack Pointer. Não podem ser usadas diretamente para implementar contadores, pois elas não afetam os valores dos flags, ou seja, não “avisam” se o resultado foi zero, positivo ou negativo. Essas instruções não tinham objetivo de fazer contagem, mas sim de usar os registradores como ponteiros para a memória. Ao lançar o 8086, a Intel corrigiu este “deslize”. As instruções correspondentes nos processadores de 16 bits afetam os valores dos flags, o que é importante para tomar decisões posteriores em função do resultado da contagem. Exemplos: 8-12 Hardware Total INX H INX D DCX B INX SP ; HL = HL+1 ; DE = DE+1 ; BC = BC-1 ; SP = SP+1 Note que apesar do 8080 ser um processador de 8 bits, INX e DCX são consideradas instruções de 16 bits. DAA: Esta instrução é usada na manipulação de números codificados no formato BCD (Bynary Coded Decimal). Nesta representação, um valor de 8 bits é dividido em 2 grupos de 4 bits. Um grupo de 4 bits representa o dígito das unidades e o outro grupo representa o dígito das dezenas, no formato decimal. Números neste formato podem ser somados e subtraídos pelas mesmas instruções que manipulam números binários. A única diferença é que no final da operação é preciso usar a instrução DAA para fazer o ajuste decimal. Por exemplo, se quisermos somar os números 48 e 36 (BCD), usamos as instruções comuns (ADD, ADI, etc.) e encontraremos o resultado 7E (hex). Entretanto o resultado esperado, considerando o formado BCD, seria 84 (pensando em decimal). Logo após fazer a soma, se usarmos a instrução DAA, aquele valor 7E resultará em 84. DAD: Esta é uma operação de soma em 16 bits. Soma o valor de 16 bits presente em HL com o par de registradores especificado. Este “par” pode ser BC, DE, HL ou SP. O resultado é colocado em HL, e o bit Carry é afetado, refletindo um eventual “vai 1”. Exemplos: DAD B DAD D DAD H DAD SP ; HL = HL+BC ; HL = HL+DE ; HL = HL+HL ;HL = HL+SP Para exemplificar as instruções apresentadas até aqui, vamos mostrar um exemplo no qual movemos 30 bytes localizados a partir do endereço 1000h para o endereço 2000h. TRAN: LXI H, 1000h LXI D, 2000h MVI C, 30 MOV A,M STAD X INX H INX D DCR C JNZ TRAN ; HL vai apontar para a origem ; DE vai apontar para o destino ; C será usado como contador: ; Pega o byte da origem ; Guarda no destino ; Aponta para o próximo byte ; Aponte para o próximo byte ; Decrementa o contador ; Vai para TRAN se não chegou a ZERO Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-13 Além das instruções já conhecidas, estamos usando a instrução JNZ (Jump if not Zero). Este instrução é um exemplo de desvio condicional. O programa continuará a partir do endereço TRAN caso o bit ZERO não esteja ativado, ou seja, se o resultado da operação anterior (C=C-1) não foi zero. Quando a contagem chegar a zero, a instrução JNZ não provocará o desvio, e o programa continuará com a instrução seguinte. Instruções lógicas As instruções lógicas são necessárias para que os programas possam tomar decisões em função dos dados. São instruções que realizam operações AND, OR, XOR (ou exclusivo) e NOT (negação). Existem ainda instruções de comparação, instruções para manipular o bit carry e instruções para rotação de bits. Para entender o funcionamento dessas instruções, temos que lembrar as tabelas verdade dos operadores NOT, AND, OR e XOR: X 0 1 NOT X 1 0 X 0 0 1 1 Y 0 1 0 1 X AND Y 0 0 0 1 X 0 0 1 1 Y 0 1 0 1 X OR Y 0 1 1 1 Como vemos na tabela acima, o operador NOT faz a inversão do bit sobre o qual atua. O operador AND dará resultado 1 apenas quando ambos os bits forem 1, e dará 0 em caso contrário. O operador OR dará resultado 0 somente quando ambos os bits forem 0. O operador XOR dará resultado 1 se os dois bits forem diferentes, e 0 se ambos os bits forem iguais. X 0 0 1 1 Y 0 1 0 1 X XOR Y 0 1 1 0 Essas operações são envolvem apenas um bit, mas nas instruções lógicas dos processadores, atuam individualmente sobre cada um dos bits. Por exemplo, se calcularmos 10111110 AND 10010101, teremos o seguinte resultado: 10111110 10010101 AND -----------10010100 8-14 Hardware Total Note que o primeiro bit do resultado é obtido fazendo a operação AND com os primeiros bits das duas parcelas, e assim por diante. ANA e ANI: Realiza uma operação AND, bit a bit, do acumulador com o registrador especificado. O resultado da operação fica no acumulador. A instrução ANI faz o AND do acumulador com um valor constante. ANA B ANA C ANA A ANA M ANI 3Fh ; A = A AND B ; A = A AND C ; A = A AND A ; A = A AND [HL] ; A = A AND 3F Uma das várias aplicações desta instrução é testar se determinados bits são zero ou 1. Por exemplo, se fizermos ANI 00000100b, podemos usar a seguir uma instrução JZ ou JNZ que causarão desvio ou não dependendo do fato do bit 2 estar ligado ou desligado. Chegou a hora de apresentar mais um conceito: a identificação dos bits. Em um grupo de 8 bits, chamamos cada um desses bits, da direita para a esquerda, de bit 0, bit 1, até bit 7, ou seja: bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 ORA, ORI, XRA, XRI: ORA faz a operação OR do acumulador com o registrador especificado; ORI faz o mesmo com um valor constante; XRA faz a operação XOR (OU Exclusivo) do acumulador com o registrador especificado, XRI faz o mesmo com um valor constante. Exemplos: XRA B XRA C ORA L ORI 20h XRI 04h XRA A ; A = A XOR B ; A = A XOR C ; A = A XOR L ; A = A OR 20h ; A = A XOR 04h ; A = A XOR A Aproveitamos para mostrar alguns macetes de programação assembly. A instrução ORI serve para ligar um bit selecionado. Para ligar os bits 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 e 0 basta fazer um ORI com valores 80h, 40h, 20h, 10h, 8, 4, 2 e 1, respectivamente. A instrução XRI fará a inversão do bit correspondente (use os mesmos valores que indicamos para a instrução ORI). A instrução XRA A tem o efeito de zerar o acumulador. CMP, CPI: A instrução CMP compara o acumulador com outros registradores. A instrução CPI compara o acumulador com um valor Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-15 constante de 8 bits. O resultado do acumulador não é afetado. As instruções apenas afetam os bits Zero e Carry. Após essas instruções podem ser usados desvios condicionais que testam esses dois bits. Esses bits ficarão ligados ou desligados de acordo com os valores comparados: A maior que Valor A igual a Valor A menor que Valor Z=0 Z=1 Z=0 Cy=0 Cy=0 Cy=1 Exemplos: CMP C CMP L CMP M CPI 4Ch ; Compara A com C ; Compara A com L ; Compara A com [HL] ; Compara A com 4C RLC, RRC: Essas duas instruções são usadas para deslocar os bits do acumulador. RLC desloca para esquerda e RRC desloca para a direita. A operação é mostrada na figura 4. Figura 8.4 Instruções RLC e RRC. Na instrução RLC, cada bit assume o lugar do bit imediatamente à sua esquerda (ou seja, o bit imediatamente mais significativo). O bit 7 é transferido para o bit 0, e uma cópia do bit 7 é feita no Carry. Na instrução RRC, o deslocamento é feito de forma inversa. O bit 0 é copiado para o bit 7 e para o Carry. Essas instruções têm diversas aplicações, entre as quais, a implementação de operações de multiplicação e divisão, já que o 8080 não as possui no seu conjunto de instruções. Essas instruções não têm parâmetros. São usadas simplesmente nas formas RRC e RLC. RAL, RAR: Também fazem deslocamentos dos bits do acumulador, para a esquerda e para a direita. A diferença é que neste caso, a rotação é feita com 8-16 Hardware Total 9 bits, sendo 8 do acumulador e mais o Carry. A operação dessas instruções é mostrada na figura 5. Figura 8.5 Instruções RAL e RAR. CMA: Complementa o acumulador, ou seja, faz a inversão de todos os seus bits. STC, CMC: Essas instruções servem para carregar valores no Carry. A instrução STC faz Carry=1, e a instrução CMC inverte o valor do Carry. Note que não existe uma instrução para zerar o Carry. Ao invés dela, podemos usar STC seguida de CMC, ou então usar a instrução ANA A ou ORA A, que não alteram o valor de A mas zeram o Carry. Instruções de desvio As instruções de desvio são importantíssimas, e são executadas o tempo todo. O processador tende a seguir uma seqüência de instruções, na mesma ordem na qual são encontradas na memória, ou seja, depois de cada instrução é executada a instrução seguinte. Um programa que só executa instruções na sequência não tem muita utilidade. Todos os processadores precisam de insruções de desvio, que fazem com que a execução seja continuada a partir de um outro ponto qualquer do programa. Já mostramos um exemplo de trecho de programa que usa a instrução JNZ (jump if not zero) para implementar a repetição de um trecho um certo número de vezes. Um trecho de programa que é executado diversas vezes é chamado de LOOP. JMP: Esta é a principal e mais simples instrução de desvio. É o que chamamos de desvio incondicional, ou seja, sempre será executada, não importa em que condições. Por exemplo, ao encontrar a instrução JMP 8000h, o processador continuará a execução do programa a partir das instruções localizadas no endereço 8000h. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-17 CALL e RET: A instrução CALL também é um desvio, mas bem diferente do JMP. É uma chamada de rotina. Uma rotina é um trecho de programa que pode ser chamado de vários pontos de um programa principal. No final de uma rotina deve exitir uma instrução RET, que faz o processador retornar ao ponto imediatamente após a instrução CALL. Comparando as instruções CALL e JMP, a única diferença é que no caso da instrução CALL, o endereço da próxima instrução (endereço de retorno) é guardado no topo da pilha. O valor do SP (stack pointer é atualizado para permitir novos empilhamentos). A instrução RET simplesmente obtem o endereço no topo da pilha e o coloca em PC (Program Counter), fazendo com que a execução continue de onde parou. Mostraremos novamente nosso pequeno trecho de programa que move um certo número de bytes de uma parte para outra da memória, mas desta vez usando uma rotina. O trecho começa no endereço 1000, onde carregamos o par HL com o endereço da origem, DE com o endereço do destino e o registrador C com o número de bytes (no caso são 16 bytes, que corresponde a 10 em hexadecimal). A seguir é chamada uma rotina que está no endereço 1020. Esta é a rotina responsável pela movimentação. Depois que a rotina é chamada, a próxima instrução a ser executada é JMP 0, que está no endereço 100A. 1000: 1003: 1006: 1008: 100A: ... 1020: 1021: 1022: 1023: 1024: 1025: 1028: 21 11 0E CD C3 00 00 10 20 00 81 82 10 00 7E 12 23 13 0D C2 20 10 C9 LXI H, 8100 LXI D, 8200 MVI C,10 CALL 1020 JMP 0 MOV A,M STAX D INX H INX D DCR C JNZ 1020 RET Observe que a rotina de movimentação localizada no endereço 1020 é genérica. Ela pode mover dados entre duas posições quaisquer de memória, dadas por HL e DE. O número de bytes também pode ser qualquer (de 1 a 255), e deve ser dado em C. Dizemos então que HL, DE e C são os parâmetros desta rotina. É importante entender o que acontece com a stack ao executarmos instruções CALL e RET. Na instrução CALL, o endereço de retorno e empilhado. Na instrução RET, o endereço de retorno é desempilhado. No 8-18 Hardware Total trecho de programa mostrado acima, a instrução CALL causará o empilhamento do endereço 100A, que é o endereço da instrução seguinte, e será o endereço de retorno. Figura 8.6 Empilhamento de um endereço de retorno na stack, feito por uma instrução CALL. A figura 6 ilustra o que está ocorrendo. Digamos que o registrador SP (Stack Pointer) esteja com o valor inicial 0100. A stack aumenta para trás, ou seja, para endereços menores. Ao executar a instrução CALL, o processador empilhará o endrereço 100A nos bytes imediatamente anteriores ao endereço indicado por SP. Portanto ocupará os endereços 00FF e 00FE. O SP será atualizado para 00FE, que será o novo topo da pilha. Assim novos endereços poderão ser empilhados quando forem executadas outras instruções CALL. A instrução RET fará exatamente o inverso do mostrado na figura 6. O Stack Pointer estará com o valor 00FE, portanto irá obter o endereço de retorno nas posições 00FE e 00FF da memória, e encontrará 100A. O Stack Poitner será então atualizado para 0100, que será o novo topo da pilha. JMPs, CALLs e RETs condicionais – Além das instruções JMP, CALL e RET, que são incondicionais, existem suas versões condicionais, que são executadas apenas quando uma determinada condição é satisfeita. Essas condições são baseadas nos flags: Zero, Carry, Parity e Signal. São elas: Instrução JZ Ação Pula se Zero está ligado JNZ Pula se Zero está desligado JC JNC JPE JPO JP JM Pula se Carry está ligado Pula se Carry está desligado Pula se paridade Par Pula se paridade Ímpar Pula se sinal positivo Pula se sinal negativo Interpretação Pula se o resultado é zero, Pula se iguais Pula se o resultado não é zero, Pula se diferentes Pula se menor, pula se carry Pula se maior ou igual, pula se não carry Pula se número de bits 1 é par Pula se número de bits 1 é ímpar Pula se resultado positivo ou zero Pula se resultado negativo Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-19 Nesta tabela mostramos a ação de cada uma desas instruções, e ainda uma interpretação dessas ações. Por exemplo, a instrução JZ pode ser usada logo depois uma operação aritmética e queremos que seja feito o desvio se o resultado foi zero. Pode ainda ser usada depois de uma comparação e queremos que o desvio seja feito se os valores comparados forem iguais. Da mesma forma existem as chamadas condicionais de rotinas e os retornos condicionais: CZ, CNZ, CC, CNC, CPE, CPO, CP, CM RZ, RNZ, RC, RNC, RPE, RPO, RP, RM RST n: Esta instrução é similar a uma instrução CALL. A diferença é que ela não precisa que seja indicado o endereço, pois está implícito. Podemos usá-la de 8 formas diferentes: RST 0 / RST 1 / RST 2 / RST 3 / RST 4 / RST 5 / RST 6 / RST 7 Essas instruções têm o mesmo efeito que: CALL 0000 / CALL 0008 / CALL 0010 / CALL 0018 / … / CALL 0038 O objetivo dessas instruções é economizar bytes, já que ao invés dos 3 bytes ocupados por uma instrução CALL, usa apenas um byte. Quando uma certa rotina é usada muitas vezes em um programa, podemos colocá-la a partir de um desses endereços e chamá-las através das instruções RST. Note que esses endereços estão separados apenas por 8 bytes, portanto não é possível colocar diretamente neles, rotinas maiores que este tamanho. O que normalmente fazemos é usar nesses endereços, instruções de JMP para outra área onde ficam as rotinas. PCHL: Carrega em PC o valor existente em HL. Isto é equivalente a executar um JMP para o endereço especificado por HL. É útil quando queremos desviar para um local variável, em função do valor em HL, obtido por exemplo, de uma tabela de endereços. Operações com a pilha, E/S e controle Para completar o conjunto de instruções do 8080, falta apenas uma pequena miscelânea de instruções para para manipulação da stack, entrada/saída e controle. 8-20 Hardware Total PUSH e POP: Já vimos como a stack é usada para emplilhar e desempilhar endereços nas instruções CALL e RET. São sempre valores de 16 bits. Além de endereços, podemos ainda empilar e desempilhar dados na stack. Por exemplo, a instrução PUSH H guardará o valor de HL no topo da stack. A instrução POP H fará o inverso, ou seja, retirará da pilha o valor do seu topo e o copiará para HL. As instruções PUSH e POP podem ser usadas com os parâmetros B, D e H, que operam com os pares BC, DE e HL. Podemos ainda usar PUSH PSW, que salva em um grupo de 16 bits, o valor do acumulador e dos flags. A instrução POP PSW faz o inverso. XTHL: Lembra da instrução XCHG, que troca os valores de HL e DE? A instrução XTHL faz algo parecido. Troca os valores de HL e do topo da pilha. SPHL: Já vimos também a instrução “LXI SP, Valor”, que carrega um valor fixo no stack pointer. Isto é necessário na inicialização dos programas, quando temos que definir onde ficará a pilha. A instrução SPHL é mais flexível. Ela cria a stack em qualquer ponto da memória, bastando indicar seu endereço em HL. IN, OUT: São instruções importantíssimas que servem para o processador trocar dados com o mundo exterior. Através da instrução IN podemos obter dados provenientes de interfaces que estão ligadas aos periféricos. O dado lido ficará no acumulador. A instrução OUT faz o inverso, ou seja, transfere para o endereço de E/S especificado, o valor que está no acumulador. Exemplos: IN 70h OUT 40h ; Lê dado que está no endereço de E/S 70h ; Envia para o endereço de E/S 40h, o valor de A DI, EI: Essas instruções controlam as interrupções de hardware. DI faz com que as interrupções sejam desabilitadas. EI faz com que sejam habilitadas novamente. São úteis durante o atendimento a interrupções de hardware e em certos trechos críticos que não podem ser interrompidos. HLT: Halt. Faz o processador parar de executar instruções. O processador só sai deste estado quando ocorre uma interrupção. NOP: No Oparation. Esta instrução não faz nada. É usada quando queremos fazer uma pausa entre duas instruções seguidas. Normalmente isso é necessário quando temos um programa que faz controle direto do hardware. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-21 Isto pode ser necessário, por exemplo, para fazer o processador esperar um pouco mais pela execução das funções de certos circuitos lentos. Um pequeno programa para 8080 Finalizamos a apresentação das instruções do 8080, mostrando um pequeno programa. Este programa faz o recebimento dos caracteres do teclado e os coloca na memória a partir do endereço 1000h. O número máximo de caracteres que poderá ser recebido é 80. Quando terminarmos de digitar a linha, devemos teclar ENTER, cujo código hexadecimal é 0Dh. Estamos supondo aqui que o computador tem um console (teclado/vídeo combinados) ligado em uma interface serial que ocupa os endereços de E/S 80h e 81h. O endereço 80h é a porta de dados, que envia caracteres do para o vídeo (escrita) e lê caracteres do teclado (leitura). A porta 81h é usada como status. Seus bits 0 e 1 indicam respectivamente se a interface tem um dado vindo do teclado e se está pronta para enviar um dado para o vídeo. LECH: FIM: LXI H, 1000h MVI C,0 CALL INCHAR CPI 0Dh JZ FIM MOV B,A MOV A,C CPI 80 JZ LECH MOV A,B MOV M,A CALL OUTCHAR INR C INX H JMP LECH JMP 0 INCHAR: IN 81h ANI 01 JZ INCHAR IN 80h RET OUTCHAR: PUSH B MOV B,A IN 81h ANI 02 JZ OUTC1 MOV A,B OUT 80h POP B RET OUTC1: ; Aponta para a área de memória ; Zera o contador de bytes ; Lê caractere do teclado ; Testa se foi ENTER ; Vai para o fim se teclou ENTER ; Se não foi enter, guarda caracter em B ; Pega o contador de caracteres ; Testa se chegou a 80 ; Se há chegarm 80, ignora e volta a ler ; Se não chegou a 80, pega o caracter ; Guarda caracter na memória ; Envia o caracter para o vídeo ; Incrementa o contador de caracteres ; Incrementa o ponteiro ; Vai ler o próximo caracter ; Pula para 0000 quando terminar o programa ; Rotina de leitura de caracter ; Lê o status da porta serial ; Testa se o bit 0 está ligado ; Se está desligado continua tentando ; Lê o código do caracter ; e retorna com o caracter em A ; Rotina que envia para o vídeo, caracter ; que está em A ; Salva para BC na pilha ; Guarda em B o caracter ; Lê o status da porta serial ; Testa o bit 1 ; Se bit 1 está zerado, continua esperando ; Pega o caracter ; Envia o caracter ; Restaura o valor original de BC ; e retorna 8-22 Hardware Total Códigos das instruções do 8080 Apresentamos a seguir uma tabela com os códigos de todas as instruções do 8080. Não que você vá programar 8080, mas para que você tenha uma idéia da relação entre as instruções e os seus códigos. Na tabela que se segue, temos as seguintes convenções:    Op Cod e 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F 20 21 22 23 24 25 26 27 D8 representa um dado constante de 8 bits D16 representa um dado constante de 16 bits Addr representa um endereço de 16 bits Mnemonic Op Code Mnemonic NOP LXI B,D16 STAX B INX B INR B DCR B MVI B,D8 RLC DAD B LDAX B DCX B INR C DCR C MVI C,D8 RRC LXI D,D16 STAX D INX D INR D DCR D MVI D,D8 RAL DAD D LDAX D DCX D INR E DCR E MVI E,D8 RAR LXI H,D16 SHLD ADDR INX H INR H DCR H MVI H,D8 DAA 2B 2C 2D 2E 2F 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 3A 3B 3C 3D 3E 3F 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 50 51 52 DCX H INR L DCR L MVI L,D8 CMA LXI SP,d16 STA ADDR INX SP INR M DCR M MVI M,D8 STC DAD SP LDA ADDR DCX SP INR A DCR A MVI A,D8 CMC MOV B,B MOV B,C MOV B,D MOV B,E MOV B,H MOV B,L MOV B,M MOV B,A MOV C,B MOV C,C MOV C,D MOV C,E MOV C,H MOV C,L MOV C,M MOV C,A MOV D,B MOV D,C MOV D,D Op Cod e 56 57 58 59 5A 5B 5C 5D 5E 5F 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 6A 6B 6C 6D 6E 6F 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 7A 7B 7C 7D Mnemonic MOV D,M MOV D,A MOV E,B MOV E,C MOV E,D MOV E,E MOV E,H MOV E,L MOV E,M MOV E,A MOV H,B MOV H,C MOV H,D MOV H,E MOV H,H MOV H,L MOV H,M MOV H,A MOV L,B MOV L,C MOV L,D MOV L,E MOV L,H MOV L,L MOV L,M MOV L,A MOV M,B MOV M,C MOV M,D MOV M,E MOV M,H MOV M,L HLT MOV M,A MOV A,B MOV A,C MOV A,D MOV A,E MOV A,H MOV A,L Op Cod e 81 82 83 84 85 86 87 88 89 8A 8B 8C 8D 8E 8F 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 9A 9B 9C 9D 9E 9F A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 Mnemonic Op Code Mnemonic Op Code Mnemonic ADD C ADD D ADD E ADD H ADD L ADD M ADD A ADC B ADC C ADC D ADC E ADC H ADC L ADC M ADC A SUB B SUB C SUB D SUB E SUB H SUB L SUB M SUB A SBB B SBB C SBB D SBB E SBB H SBB L SBB M SBB A ANA B ANA C ANA D ANA E ANA H ANA L ANA M ANA A XRA B AC AD AE AF B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 BA BB BC BD BE BF C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CA CB CC CD CE CF D0 D1 D2 D3 XRA H XRA L XRA M XRA A ORA B ORA C ORA D ORA E ORA H ORA L ORA M ORA A CMP B CMP C CMP D CMP E CMP H CMP L CMP M CMP A RNZ POP B JNZ ADDR JMP ADDR CNZ ADDR PUSH B ADI D8 RST 0 RZ RET JZ ADDR CZ ADDR CALL Addr ACI D8 RST 1 RNC POP D JNC ADDR OUT D8 D7 D8 D9 DA DB DC DD DE DF E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 EA EB EC ED EE EF F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 FA FB FC FD FE RST 2 RC JC ADDR IN D8 CC ADDR SBI D8 RST 3 POR POP H JPO ADDR XTHL CPO ADDR PUSH H ANI D8 RST 4 RPE PCHL JPE ADDR XCHG CPE ADDR XRI D8 RST 5 RP POP PSW JP ADDR DI CP ADDR PUSH PSW ORI D8 RST 6 RM SPHL JM ADDR EI CM ADDR CPI D8 Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 28 29 2A DAD H LHLD ADDR 53 54 55 MOV D,E MOV D,H MOV D,L 7E 7F 80 MOV A,M MOV A,A ADD B 8-23 A9 AA AB XRA C XRA D XRA E D4 D5 D6 CNC ADDR FF PUSH D SUI D8 RST 7 Observe que alguns códigos, ao serem recebidos pelo processador, não representam instrução alguma. No caso do 8080, esses códigos são: 08, 10, 18, 20, 28, 30, 38, CB, D9, DD, ED e FD. Ao encontrar uma dessas instruções inválidas, o 8080 não fazia nada. Alguns ciriosos descobriram que certos códigos inválidos eram na verdade instruções não documentadas da Intel, porém nenhum programador sério ousava utilizá-las. Como eram instruções não oficiais, não era garantido que fossem implementadas em todas as versões do processador. No 8085, uma evolução do 8080, a Intel utilizou duas novas instruções: RIM (20h) e SIM (30h). A Zilog utilizou esses códigos para usar com as novas instruções do seu processador Z80. Nos processadores modernos, não é permitido executar instruções inválidas. Quando isso ocorre, o próprio processador gera uma interrupção e indica operação ilegal. No Windows, isso resulta em uma mensagem como: Erro o programa xxxx executou uma operação ilegal em .....” Linguagem Assembly do 8086 Depois desta breve apresentação do assembly do processador 8080, estamos finalmente entrando na era dos PCs, com o assembly do processador 8086. Os seus registradores internos são de 16 bits, mas foram inspirados nos registradores do 8080. Na figura 7, os registradores indicados em branco são “herdados” do 8080, enquanto os indicados em cinza são novos, próprios do 8086. 8-24 Hardware Total Figura 8.7 Registradores 8086. internos do Os regisradores AX, BC, CX e DX são de 16 bits, mas podem ser tratados como duas partes de 8 bits. AX é dividido em AH e AL, BX é dividido em BH e BL, e assim por diante. AX é o acumulador, portanto AL corresponde ao registrador A do 8080. O registrador BX do 8086 corresponde ao par HL do 8080 (assim como BH corresponde a H e BL corresponde a L). Da mesma forma, CX corresponde ao par BC e DX corresponde ao par DE. O contador de programa (PC) do 8080 é chamado no 8080 de IP (Instruction Pointer). O Stack Pointer (SP) é similar, e os flags (Cy, Z, AC, P e S) ficam em um registrador de flags, com 16 bits. Esta correspondência entre os registradores do 8086 e do 8080 foi proposital. Permitiu que programas escritos em assembly do 8080 fossem rapidamente convertidos para o 8086, mesmo que não da forma mais eficiente. Por exemplo, as instruções MOV D,B / MOV E,C podiam ser diretamente traduzidas por MOV DH,CH / MOV DL,CL. Entretanto é muito melhor usar os recursos de 16 bits, com a instrução MOV DX,CX. Depois de converter os antigos programas assembly de 8080 para 8086, os produtores de software passaram a criar programas novos já usando os recursos mais avançados do 8086, resultando em programas mais eficientes. Programas em linguagem de alto nível (C, Pascal, etc.) podiam ser convertidos com mais facilidade, já que eram desvinculados do assembly. Novas instruções Além de ter todas as instruções do 8080 ou instruções similares, o 8086 trouxe novas instruções bem mais avançadas, com execução mais rápida. Alguns exemplos: Capítulo 8 – Arquitetura de processadores       8-25 Multiplicacão de números inteiros de 16 bits Divisão de números inteiros de 32 bits Rotações com qualquer número de bits Movimentação e comparação de strings Instruções para manipulação direta de bits Instruções de repetição Registradores BX, BP, SI e DI Esses registradores permitem várias operações comuns em outros registradores, e além delas, podem ser usados como índices. Por exemplo, podemos usá-los para apontar posições de memíria usando expressões como: [BX+valor] [BP+valor] [SI+valor] [DI+valor] [BX+SI+valor] [BX+DI+valor] [BP+SI+valor] [BP+DI+valor] Exemplos: MOV BX,1000h MOV AL,[BX+15h] MOV BX,2000h MOV SI,100h MOV AL,[BX+SI+20h] ; Aponta para o endereço 1000h ; Lê para AL o valor que está em 1015h ; Lê para AL o valor que está em 2120h O uso de índices torna a programação extremamente mais simples quando temos que lidar com estruturas de dados na memória, como strings e matrizes. Registradores de segmento O 8086 podia endereçar 1 MB de memória, muito mais que os 64 kB permitidos pelo 8080. No 8080, toda a memória era tratada como uma única coleção de bytes, contendo instruções, dados e stack. No 8086, esses elementos também ficam nesta mesma memória, apesar de maior. Apesar da memória ser homogênea do ponto de vista físico, seu uso é dividido em áreas chamados segmentos. Instruções devem ficar no segmento de código, dados devem ficar no segmento de dados ou no segmento extra, e a stack deve ficar no segmento de stack. Para manter essas 4 áreas de memória diferentes, o 8086 possui 4 registradores de segmento, que são: CS: Code segment 8-26 Hardware Total DS: Data segment ES: Extra segment SS: Stack segment Cada segmento no 8086 é uma área de memória com 64 kB. Os registradores de segmento indicam o endereço inicial dos respectivos segmentos. Note que esses registradores têm 16 bits, enquanto os endereços de memória do 8086 têm 20 bits. O processador obtém o endereço inicial de cada segmento adicionando 4 bits zero (ou um dígito 0 hexadecimal) à direita do valor existente no regitrador de segmento. Por exemplo, se o registrador CS está com o valor 7BC3, então o segmento de dados começa no endereço 7BC30. Figura 8.8 Regitradores de segmento indicam os inícios dos respectivos segmentos. A figura 9 mostra como é feito o endereçamento da memória dentro de um segmento. Todos os acessos a instruções são feitas automaticamente no segmento de dados. Digamos que CS esteja armazenando o valor 2800h, o que indica que o segmento de dados começa em 28000h. Digamos que o registrador IP (Instriction Pointer) esteja com o valor 0153h. Para obter o endereço de memória, fazemos a seguinte conta: adicionar um zero à direita do valor do segmento e somar este resultado com o offset, que no caso é o valor de IP. Encontramos então 28000h+0153h=28153h. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-27 Figura 8.9 Determinação de um endereço absoluto a partir do segmento e do offset. Todos os endereços do 8080 são compostos desta forma. O endereço usado para acessar a memória (de 00000 a FFFFF) é o que chamamos de endereço absoluto. O endereço absoluto sempre é formado por um valor de segmento e um offset. O valor do segmento é adicionado de um zero hexadecimal à sua direita e somado com o valor do offset, resultando no endereço absoluto. Vejamos um outro exemplo. Digamos que tenhamos DS=8A9Fh e BX=7CB6h. A instrução MOV AL,[BX] buscará um byte do endereço absoluto dado por: 8A9F0h +7CB6h = 926A6h Observe que cada posição de memória pode ser endereçada de várias outras formas. Por exemplo, o mesmo endereço absoluto 926A6H pode ser obtido fazendo DS=9000h e BX=26A6h. Todas as instruções a serem executadas são buscadas no segmento de código, portanto o registrador CS é usado na determinação do endereço absoluto. Todos os acessos a dados são feitos no segmento de dados, portanto o processador usa o valor de DS no cálculo do endereço absoluto. Certas instruções que manipulam strings utilizam o segmento extra (ES é a base para o cálculo), e as operações com a stack são feitas no segmento de stack, determinado por SS. Usando 4 segmentos de 64kB (código, dados, stack e extra), somos levados a concluir erradamente que um programa de 8086 pode ter no máximo 64 kB. Na prática não é isso o que ocorre. Para programas pequenos, não é necessário usar integralmente os 64 kB de cada segmento, portanto pode 8-28 Hardware Total ocorrer interseção entre os segmentos. Além disso, instruções especiais alteram automaticamente o valor de CS em operações de desvio e chamadas de rotinas, resultando em programas de maior tamanho, podendo até mesmo usar toda a memória disponível. Um mesmo programa pode ter múltiplos segmentos de código e de dados, manipulando assim quantidades maiores de memória. Modos de endereçamento O 8086 possui vários modos de endereçamento: Imediato: Opera com valores constantes. Exemplos: MOV AX,0 MOV BX,1000h MOV DL,20h MOV SI,3500h ; Carrega AX com 0 ; Carrega BX com 1000h ; Carrega DL com 20h ; Carrega SI com 3500h Registrador: Quando envolve apenas registradores. Exemplos: MOV AX,BX MOV CX,SI MOV DS,AX OR BX,CX ; Copia BX em AX ; Copia SI em CX ; Copia AX em DS ; Faz um “OR” de BX com CX. Resultado fica em BX Direto: Qundo faz referência a um endereço fixo de memória. Exemplos: MOV AX,[1000h] ADD CX,[2000h] CMP SI,[1020h] ; Carrega o valor do endereço 1000h em AL e do endereço 1001h em AH ; Carrega o valor de 16 bits dos endereços 2000h/2001h em CX ; Carrega o valor de 16 bits dos endereços 1020h/1021h em SI Indexado: Este é o modo de endereçamento mais flexível. Usa os registradores BX, BP, SI e DI como índices. Os índices podem ser usados sozinhos ou combinados, ou seja, o valor da soma de BX ou BP com SI ou DI. Sobre este valor ainda pode ser adicionada uma constante. Exemplos: MOV CL,[BX] MOV DL,[BP] MOV AX,[SI] MOV AH,[DI] MOV CX,[BX+5] MOV DL,[BP+50] MOV AL,[SI+100] MOV AX,[DI+1200] MOV AX,[BX+SI] MOV CL,[BX+SI+200] MOV AH,[BP+DI] MOV DX,[BP+DI+300] MOV CX,[DI+4800] Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-29 MOV DX,[BP+SI] MOV AH,[BP+SI+2000] MOV AL,[BP+DI] MOV DX,[BP+DI+700] Note que não é permitido usar em uma única instrução, dois endereçamentos à memória. Por exemplo, não podemos usar MOV [SI],[DI]. Apesar disso podemos mover dados entre quaisquer resitradores e quaisquer formas de endereçamento da memória (coisa que não era permitida no 8080). No caso do 8086, existem algumas raras exceções. Por exemplo, não podemos usar livremente os registradores de segmento com todas as operações que são suportadas pelos demais registradores. Não podemos usar, por exemplo, ADD DS,AX. Os registradores de segmento permitem apenas instruções de movimentação de dados. Instruções de movimentação de dados MOV: Move dados entre dois locais quaisquer. Podem ser usados nesta instrução, qualquer um dos modos de endereçamento já citados. Exemplos: MOV AX,BX MOV DI,1000h MOV [BX+SI],20 MOV CL,19 MOV SI,[BX] MOV [BP+DI],CX Note que o 8086 não tem instruções equivalentes a STAX e LDAX do 8080, que usam pares BC e DE para indexar a memória, já que não existem os modos de endreçamento [CX] e [DX]. XCHG: No 8080 esta instrução permutava os valores de DE e HL. No 8086, quaisquer valores podem ser permutados, o que engloba todos os registradores e a memória, endereçada por todos os modos válidos. É permitido inclusive usá-la com elementos de 8 bits. Exemplos: XCHG BX,DX XCHG AX,SI XCHG AL,BH XCHG CX,[BX+SI] XLAT: Esta é uma instrução bastante especializada. É útil para implementar traduções de códigos. Digamos que tenhamos na memória uma tabela de 256 valores, e queremos obter o valor desta tabela, cujo índice está em AL. A instrução XLAT faz isso, uma operação equivalente a MOV AL,[BX+AL]. 8-30 Hardware Total Instruções aritméticas NEG: Inverte o sinal do valor aritmético especificado. Se o número for positivo, tornar-se-a negativo, e vice-versa. Note que números negativos necessitam de um bit (o mais significativo) para indicar o sinal, e os demais para indicar a magnitude. Números com sinal armazenados em 8 bits podem portanto variar entre –128 e +127. Com 16 bits, variam entre –32.768 e +32.767. NEG AL NEG AX NEG BX NEG DX NEG byte ptr [BX+SI] NEG word ptr [DI+4] Estamos apresentando agora os prefixos byte ptr e word ptr. Esses prefixos são utilizados para informar ao assembler a real intenção do programador, se é acessar um dado de 8 ou de 16 bits. Por exemplo, na instrução MOV AL, [BX], o assembler sabe que o valor da memória a ser acessado é de 8 bits, já que o outro operando é AL, que é também de 8 bits. Já em instruções como NEG [BX], o assembler não saberia se a operação deve ser feita sobre o byte cujo endereço é dado por BX, ou se deve operar sobre os dois bytes (word) com este endereço. Usamos então os prefixos byte ptr e word ptr quando necessário para dar esta informação ao assembler. ADD, ADC: Soma os dois operandos. O resultado é colocado no primeiro operando. A operação pode ser feita com 8 ou 16 bits, dependendo do operando. A instrução ADC soma os dois valores com o bit Carry, o que é usado para fazer o “vai 1”, agrupando dados de 16 bits para formar dados com maior número de bits. Exemplos: ADD BX,SI ADD AX,[BX+DI] ADD CL,AH ADD DX,CX ADD [SI],DX ADC CX,[BX+SI] ADC AH,[BP+SI+3] ADC DX,BX ADC [SI],AX SUB, SBB: Essas duas instruções utilizam os mesmos operandos das instruções ADD e ADC. Fazem a subtração de valores. A diferença entre elas é que a SBB subtrai também o valor do bit Carry, tornando possível a operação de “pedir emprestado”, o que é necessário para agrupar vários Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-31 dados de 16 bits, manipulando assim números inteiros com maior número de bits. Exemplos: SUB BX,DX SUB CX,[BP+DI] SUB CH,DL SUB CX,AX SUB [SI],BX SBB AX,[BX+DI] SBB CX,[BP+SI+3] SBB CX,AX SBB [SI],CX MUL, IMUL: São as duas instruções de multiplicação do 8086. Ambas podem operar com 8 e 16 bits. A diferença é que MUL é usada para números sem sinal, somente positivos, enquanto IMUL aceita números inteiros, sejam positivos ou negativos. Nesta multiplicação, um dos fatores é sempre AX ou AL. O outro fator pode ser qualquer operando na memória ou um outro registrador, com 8 ou 16 bits. Ao multiplicarmos dois valores de 8 bits, o resultado é armazenado nos 16 bits de AX. Ao multiplicarmos dois valores de 16 bits, o resultado é armazenado em 32 bits, ficando os 16 menos significativos em AX e os 16 mais significativo em DX. Exemplos: MUL CL MUL BX MUL byte ptr [SI] IMUL DX IMUL BX IMUL CL DIV, IDIV: São as instruções de divisão. O dividendo pode ser de 16 ou 32 bits. Se for de 16 bits, é usado o valor de AX. Se for de 32 bits, é usado o valor obtido em DX e AX. O que definirá se o dividendo será de 16 ou 32 bits é o divisor. Se o divisor for de 8 bits, será considerado como dividendo, AX, o quociente ficará em AL e o resto em AH. Se o divisor for de 16 bits, será considerado como dividendo o número de 32 bits formado por DX e AX. O quociente ficará em AX e o resto em DX. Note que esta instrução parte do princípio de que o resultado “caberá” no registrador destinado ao quociente. Se não couber, ocorrerá um erro chamado “estouro de divisão” (divide overflow). Por exemplo, ao fazer a conta 8000h dividido por 2, usando um divisor de 8 bits, o resultado será 4000h, que não cabe em 8 bits. Para não passar por este problema é melhor fazer a mesma conta usando o divisor 2 com 16 bits (MOV CX,2 / DIV CX). Assim como ocorre nas instruções MUL e IMUL, a instrução DIV opera 8-32 Hardware Total apenas com números inteiros positivos, e a IDIV opera tanto com positivos quanto com negativos. INC, DEC: Incrementa de uma unidade e decrementa de uma unidade. Os bits Carry e Zero são afetados por essas operações, portanto podem ser usadas para implementar contadores. Por exemplo, para preencher a tela de um terminal de vídeo com 2000 caracteres em branco, podemos usar o seguinte trecho de programa: ENVIA: MOV DX,2000 MOV AL, 20h CALL OUTCHAR DEC DX JNZ ENVIA ; Número de bytes a serem enviados ; 20h é o código do caracter “espaço”. ; Envia o caracter para o terminal de video ; Decrementa o contador ; Pula se não chegou a zero Além de implementar contadores, as instruções INC e DEC também podem ser usadas para implementar ponteiros para posições de memória, o que e útil quando queremos manipular dados seqüenciais. Instruções lógicas NOT: Inverte todos os bits do dado especificado. Cada bit 1 se transforma em 0, e cada bit 0 se transforma em 1. Exemplos: NEG AX NEG SI NEG DL NEG byte ptr [BX] NEG word ptr [BP+DI] NEG byte ptr [1000h] AND, OR, XOR: São os tradicionais operadores lógicos “E”, “OU” e “OU Exclusivo”. Não há necessidade de apresentar novamente a tabela verdade desses operadores, já mostradas quando apresentamos as instruções do 8080. A diferença aqui é que essas operações podem ser feitas com 8 ou 16 bits, e os dois operandos podem ser quaisquer, desde que ambos sejam do mesmo tipo (ou ambos são byte, ou ambos são word). O resultado da operação ficará armazenado no primeiro operando. AND AX,SI AND CX,[BX+DI] AND DL,CH OR [SI],AL OR AX,1040h OR byte ptr[SI],20h XOR BX,DX XOR [SI+2],AL XOR AL,AH Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-33 Shifts e Rotates O 8086 tem diversas instruções para deslocar bits para a esquerda e para a direita. São chamadas de shifts e rotates. As instruções SHL e SHR são exemplos de shifts. Provocam o deslocamento de todos os bits para a esquerda e para a direita, respectivamente. Bits 0 são introduzidos à direita e à esquerda. A operação dessas duas instruções é mostrada na figura 10. Note que no 8086, qualquer registrador ou posição de memória pode ser usada com esta instrução. Podemos aplicar um deslocamento de um só bit ou de múltiplos bits, como mostraremos mais adiante. Figura 8.10 Instruções SHL e SHR. A diferença entre um shift e um rotate é que o shift introduz um bit 0 ou 1 no no bit mais ou no bit menos significativo, como é o caso das instruções SHL e SHR mostradas na figura 10. Uma instrução de rotate forma uma espécie de “anel”, na qual o bit que sai em uma extremidade é recolocado na otura extremidade. A figura 11 mostra as instruções ROL e ROR (rotate left e rotate right). O exemplo da figura mostra a rotação de valores de 8 bits, mas também podem ser usados operandos de 16 bits. Note que na instrução ROL, o bit 7 é realimentado no lugar do bit 0. Na instrução ROR o bit 0 é realimentado no lugar do bit 7. Em ambas as instruções, o bit que é realimentado também é copiado no Carry. Este método de rotação é o mesmo das instruções RLC e RRC do 8080. Figura 8.11 Instruções ROL e ROR. 8-34 Hardware Total As instruções RCL e RCR operam de forma similar, exceto pelo fato do bit Carry fazer parte da rotação, ao invés de simplesmente ficar com uma cópia do bit realimentado. A figura 12 mostra o funcionamento dessas duas instruções, que são exemplos de rotates. Este é o mesmo método de rotação usado pelas instruções RAL e RAR do 8080. Figura 8.12 Instruções RCL e RCR. Finalmente apresentamos as instruções SAL e SAR, que também são shifts, da mesma forma como as instruções SHL e SHR já apresentadas. Note que deslocar os bits uma posição para a esquerda, introduzindo zeros, equivale a multiplicar o valor por 2, e deslocar os bits uma posição para a direita equivale a dividir o valor por 2. Isto funciona para números positivos, mas quando os números podem ter sinal (o sinal é representado pelo bit mais significativo; 1 significa negativo e 0 significa positivo), é preciso que as instruções de shift preservem este sinal. Para isso servem as instruções SAL e SAR, que são chamados shifts aritméticos (assim como SHR e SHL são chamados shifts lógicos). O funcionamento dessas duas instruções é mostrado na figura 13. Figura 8.13 Instruções SAL e SAR. A instrução SAL é idêntica à instrução SHL, com a introdução de zeros. Já a instrução SAR tem uma diferença. Ao invés de serem introduzidos zeros no bit mais significativo, este é realimentado em si próprio, ou seja, é copiado para o bit seguinte mas o seu próprio valor permanece inalterado. Esta Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-35 alteração permite que números negativos continuem negativos ao serem deslocados para a direita (ou seja, divididos por 2). Além da maior variedade de instruções de shifts e rotates, o 8086 permite operar não apenas com o acumulador, mas com qualquer outro registrador (exceto registradores de segmento), de 8 ou 16 bits. Também pode operar com posições de memória, de 8 ou 16 bits. Uma outra diferença importante é que o deslocamento pode ser feito apenas uma posição (como exemplificado nas figuras), ou com múltiplas posições. Por exemplo, podemos deslocar um valor 3 bits para a esquerda, o que equivale a usar 3 vezes consecutivas a mesma instrução. Para aplicar shifts e rotates múltiplos, basta carregar no registrador CL, o número de vezes que os bits devem ser deslocados. Exemplos: SHR AX,1 MOV CL,4 ROR BX,CL SHL DL,1 ; Aplica um shift para a esquerda em AX, de 1 bit. ; Prepara CL com o número de bits a serem deslocados ; Roda BX 4 bits para a direita ; Aplica um shift em DL de 1 posição para a esquerda Desvios As instruções de CALL, RET e JMP presentes no 8080 também estão presentes no 8086. Também temos as formas condicionais da instrução JMP, mas não temos formas condicionais das instruções CALL e RET. Por exemplo, não existe a instrução RC (Return if Carry), como no 8080. No seu lugar temos que fazer uma combinação das instruções JNC e RET. As formas condicionais da instrução JMP estão representadas na tabela que se segue: 8-36 Hardware Total Note que muitas instruções possuem aliases, ou seja, sinônimos. Por exemplo, “pule se menor ou igual” é a mesma coisa que “pule se não é maior”, portanto existem duas instruções idênticas: JBE e JNA (jump if below or equal / jump if not above). Uma outra instrução interessante é LOOP. Esta instrução faz o seguinte: decrementa o valor de CX, e se este registrador não chegou a zero, faz o desvio para um label especificado. Por exemplo: TRANSF: MOV CX,10 MOV SI,1000 MOV DI,2000 MOV AL,[SI] MOV [DI],AL INC SI INC DI LOOP TRANSF ; Contador para 10 vezes ; SI aponta para endereço 1000 da memória ; DI aponta para 2000 ; Pega um byte da origem ; Guarda no destino ; Incrementa ponteiros ; Decrementa CX e se não chegou a zero vai para TRANSF Neste pequeno trecho de programa as 4 instruções MOV AL,[SI] / MOV [DI],AL / INC SI / INC DI será executado 10 vezes, que é o valor inicial do contador CX. Observe que este exemplo é meramente explicativo, já que existe uma única instrução que faz tudo isso sozinha (REP MOVS), como veremos mais adiante. O objetivo deste exemplo foi mostrar como a instrução LOOP pode ser usada para implementar repetições. Existem ainda as formas condicionais da instrução LOOP, que são LOOPE e LOOPNE (ou LOOPZ e LOOPNZ). Essas instruções fazem previamente um Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-37 teste no bit Zero, e executação uma instrução LOOP caso a condição seja satisfeita. Se a condição não for satisfeita, o loop será terminado. Podemos usar os loops condicionais para fazer uma comparação ou finalizar uma contagem antes imediatamente antes do final do loop, permitindo assim que o loop possa ser finalizado mesmo que o contador não tenha chegado a zero. Existe ainda a instrução JCXZ (jump if CX=0). Como o nome já diz, esta instrução executa um desvio caso o valor de CX tenha atingido o valor zero. Note que esta instrução, a instrução LOOP e suas formas condicionais, e as instruções de shifts e rotates que podem usar em CL o número de bits a serem deslocados, dão ao registrador CX uma espécie de “personalidade”. Este registrador é usado como contador em todas essas instruções citadas, e em outras que ainda vamos apresentar. Rotinas e retornos Como já abordamos, as instruções de chamadas e retornos de rotinas são CALL e RET, e não possuem formas condicionais. Existem entretanto outras instruções de chamadas e retornos. A instrução INT é uma espécie de “interrupção de software”. Normalmente é usada para serviços do sistema operacional. Os primeiros 1024 bytes da memória são reservados para uma área chamada vetor de interrupções. Este vetor tem 256 elementos, e cada um desses elementos é composto de 4 bytes, sendo 2 para indicar um segmento e 2 para indicar um offset. Cada um desses 256 elementos é o endereço de uma função do sistema operacional encarregada de um determinado serviço. Cabe ao produtor do sistema operacional estipular como essas 256 interrupções serão usadas. Por exemplo, no MS-DOS, a instrução INT 21h é usada para várias chamadas de funções básicas de acesso a disco e E/S em geral. Quando uma instrução CALL é executada, o endereço de IP é armazenado na stack. A operação inversa é feita pela instrução RET. Quando uma instrução INT é executada, os valores de CS e IP são armazenados na stack, já que serão carregados com novos valores encontrados no vetor de interrupções. O final de uma rotina de interrupção, seja ela de software ou de hardware, tem que terminar com uma instrução IRET. A diferença é que IRET obtém da stack, valores de CS e IP, enquanto uma instrução RET comum obtém apenas o valor de IP. Manipulação da stack 8-38 Hardware Total As instruções PUSH e POP são utilizadas respectivamente para armazenar e recuperar valores de 16 bits na pilha. Todos os registradores de 16 bits podem ser usados com essas instruções, bem como dados de 16 bits da memória. As instruções PUSHF e POPF são usadas para salvar e recuperar o registrador de flags. Exemplos: PUSH BX PUSH SI PUSH BP PUSH DS POP AX POP CX POPF Interrupções e E/S Várias instruções são usadas para o processador interagir com o hardware. As instruções STI e CLI são hadas para habilitar e desabilitar interrupções. Instruções IN e OUT fazem operações de entrada e saída com 8 ou 16 bits. Nas instruções de 8 bits é usado o registrador AL, e nas instruções de 16 bits é usado o registrador AX. Exemplos: IN AL,80h IN AX,60h OUT 43h,AL OUT 40h,AX ; Lê porta de 8 bits no endereço 80h ; Lê porta de 16 bits no endereço 60h ; Envia dado de AL para a porta 43h ; Envia AL para a porta 40h e AH para a porta 41h Usadas neste modo, as instruções IN e OUT permitem endereçar portas na faixa de endereços de 00 a FF. Para endereçar portas em todo o espaço de endereçamento do processador (0000 a FFFF) é preciso colocar em DX o endereço da porta a ser acessada. Exemplos: MOV DX,3F0h IN AL,DX MOV DX,278h OUT DX,AL ; DX aponta para a porta 3F0 ; Lê o valor da porta 3F0 ; Aponta para a porta 278h ; Envia dado de AL para a porta 278h Manipulação de strings O processador 8086 e seus sucessores têm a capacidade de manipular strings, que são cadeias de caracteres. Essas funções são importantes em processadores de texto e compiladores. Em todas as instruções de strings, os registradores SI e DI apontam para as strings envolvidas. SI aponta para a origem, localizada no segmento de dados. DI aponta para a string destino, localizada no segmento Extra. Portanto as strings de origem e destino estão em CS:SI e ES:DI, respectivamente. O registrador CX é usado como Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-39 contador, e AL ou AX são usados para manter o dado nas operações de busca, leitura e escrita. MOVSB e MOVSW – Move um dado (8 ou 16 bits) da origem para o destino. MOVSB opera com bytes, e é equivalente à seguinte seqüência: MOV dado8,DS:[SI] MOV ES:[DI],dado8 INC SI INC DI MOVSW opera com dados de 16 bits, e é equivalente à seqüência MOV dado16,DS:[SI] MOV ES:[DI],dado16 ADD SI,2 ADD DI,2 Se quisermos que seja movido um certo número de bytes, podemos usar um contador e decrementá-lo após a instrução MOVSB ou MOVSW, e voltar à instrução se o contador não chegou a zero. Podemos usar a instrução LOOP para este fim, que decrementa CX e faz o desvio caso não tenha chegado a zero. Melhor ainda, podemos usar o prefixo REP antes da instrução. Para usar este prefixo, carregamos em CX o número de vezes que a instrução deve ser executada. Usamos então essas instruções nas formas: REP MOVSB REP MOVSW Observe que o prefixo REP faz com a que a instrução seguinte seja executada CX vezes, mas este prefixo só pode ser usado em operações com strings. Outras operações com strings são: LODSB e LODSW: Carrega em AL ou AX o dado apontado por DS:SI. O registrador SI é incrementado de 1 ou 2 unidades dependendo de ser a operação de 8 ou 16 bits. STOSB e STOSW: Armazena AL ou AX em ES:DI. O registrador DI é incrementado de 1 ou 2 unidades para operações de 8 ou 16 bits, respectivamente. Aliado ao prefixo REP, essas instruções permitem preencher uma área de memória com um valor constante. 8-40 Hardware Total SCASB e SCASW: Compara AL ou AX com o valor da memória apontado por ES:DI. O registrador DI é somado com 1 ou 2 para operações de 8 ou 16 bits. O flag Zero é ligado de acordo com o resultado da comparação, portanto logo após uma instrução SCASB ou SCASW podemos usar um desvio condicional para indicar se o valor de AL ou AX foi “encontrado” ou não na memória. CMPSB e CMPWS: Compara os dados apontados por DS:SI e ES:DI. Os flags são ligados de acordo com a comparação, portanto podemos usar depois dessas instruções, um desvio condicional. Os ponteiros SI e DI são atualizados. Essas instruções permitem achar uma string dentro de uma área de memória. É o que ocorre quando usamos em um processador de textos, o comando Localizar. Outras instruções O 8086 tem muitas outras instruções. Optamos por não apresentar todas aqui para não tornar o capítulo muito complexo. Você pode obter no site da Intel (www.intel.com), o manual completo da linguagem assembly dos processadores modernos. A diferença é que existem novas instruções, sobretudo aquelas para manipular valores de 32 bits. Mesmo não sendo totalmente completa, esta apresentação resumida atendeu ao nosso objetivo de mostrar como o processador opera internamente e como os programas são executados. Arquitetura do 80286 O 80286 também é um processador de 16 bits. Possui os mesmos registradores internos existentes no 8086. Entretanto possui algumas novas instruções, bem como um novo modo de endereçamento capaz de operar com 16 MB de memória, o que era uma quantidade espantosa para a época do seu lançamento (1982), quando a maioria dos computadores tinha 64 kB de memória. O 80286 podia operar em duas modalidades. O chamado modo real (8086 real address mode) permite endereçar até 1 MB de memória. Nesse caso o processador comporta-se como um 8086, apenas acrescido de algumas novas instruções. Para uso em sistemas operacionais mais avançados, o 80286 podia operar no modo protegido (protected virtual address mode). Neste modo, o processador pode operar com 16 MB de memória física e até 1 GB de memória virtual por tarefa. Multitarefa O 80286 foi criado visando facilitar a multiprogramação ou multitarefa, na qual vários programas podem ser executados “simultaneamente”. O que Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-41 ocorre é uma divisão do tempo entre os vários processos que estão sendo executados. Uma forma simples de dividir o tempo é alocar períodos iguais (10 milésismos de segundo, por exemplo), e distrubuir esses períodos entre os processos. Quando um processo começa a ser executado, será interrompido 10 ms depois, e o sistema operacional deve fazer com que o processador dê atenção ao processo seguinte. Desta forma usando um esquema de “rodízio”, todos os processos são executados ao mesmo tempo, porém em cada instante um só está efetivamente em execução, e os demais estão aguardando. O período no qual o processador está dedicado a um processo é chamado time slice. Existem outros esquemas mais sofisticados para implementar a multitarefa. Processos podem ter prioridades diferentes e time slices diferentes, visando aumentar a eficiência. Um processo que faz muitas operações de E/S tende a não utilizar integralmente seu time slice, já que freqüentemente precisa parar e aguardar pela operação de E/S (a leitura de um arquivo do disco, por exemplo). Este tipo de processo é classificado como “I/O bounded”. Por outro lado, processos que fazem poucas operações de E/S e realizam muito processamento são chamados de “CPU bounded”. Esses processos tendem a utilizar integralmente o seu time slice. Visando aumentar a eficiênica, o sistema operacional pode reduzir o time slice e aumentar a prioridade para os processos “I/O bounded”. Pode ainda aumentar o time slice e reduzir a prioridade para os processos “CPU bounded”. Enfim, o sistema operacional pode alterar as prioridades e a duração do time slice para que o trabalho do processador seja distribuído uniformemente entre os vários processos. Novas instruções do 80286 As novas instruções incorporadas a este processador podem, em sua maioria, ser utilizadas tanto no modo real como no modo protegido. Apenas como referência rápida, citaremos algumas delas: PUSHA e POPA: Realizam operações de PUSH e POP com todos os registradores do processador. Essas instruções tornam mais rápida a operação de salva e restauração de contexto, necessária nas entradas e saídas de rotinas e nas mudanças entre uma tarefa e outra. IMUL: No 8086 esta instrução fazia a multiplicação de AL ou AX por um registrador de 8 ou 16 bits. No 80286, esta instrução também pode operar com valores constantes. Por exemplo, se quisermos multiplicar AX por 38, basta usar IMUL AX,38. No 8086 era preciso usar algo como MOV CX,38 / IMUL CX. 8-42 Hardware Total Shifts e Rotates: No 8086 essas operações eram feitas com 1 bit ou com múltiplos bits, mas era preciso carregar em CL o número de bits a serem deslocados. No 80286 o valor pode ser usado diretamente na instrução. Por exemplo: SHR AX,3 INSB, INSW, OUTSB, OUTSW: São versões mais avançadas das instruções IN e OUT. Agora essas instruções operam com strings. Portanto é possível, por exemplo, enviar para um endereço de E/S uma seqüência de dados da memória. O prefixo REP e o contador CX podem ser usados para especificar o número de transferências a serem realizadas. ENTER e LEAVE: Essas novas instruções são usadas para implementar rotinas em linguagens de alto nível. A instrução ENTER cria o que chamamos de stack frame, no qual ficam armazenados parâmetros e variáveis locais da rotina. A instrução LEAVE realiza o proceso inverso. Essas duas novas instruções tornaram o uso de rotinas em assembly mais adequado ao método usado pelas linguagens de alto nível, além de permitir uma entrada e saída mais rápida das rotinas. BOUND: Essa instrução checa se o índice de um array está entre os limites máximo e mínimo permitidos pelo array. O array nada mais é que um vetor na memória. Por exemplo, se temos um array A com índices de 0 a 10, seus elementos são A[0], A[1], A[2], .... , A[10]. Se tentarmos usar uma expressão como A[30], um programa em linguagem de alto nível deverá ser suspenso com a apresentação da mensagem de erro “Invalid index”. Certas linguagens não testam índices inválidos e cabe ao programador garantir que o índice é válido. Outras linguagens monitoram os índices durante a execução, mas isto resulta em mais tempo gasto. A instrução BOUND permite fazer a checagem dos índices em tempo de execução, de forma mais rápida. Instruções para o modo virtual: O 80286 possui várias instruções que servem para que o sistema operacional faça o gerenciamento da memória e das tarefas quando opera em modo protegido. Modo real Visando manter compatibilidade com os programas escritos para 8086/8088, o 80286 é capaz de operar no chamado modo real. O processador passa a se comportar como um 8086, endereçando apenas 1 MB de memória. É apenas acrescido das novas instruções adicionadas ao conjunto de instruções originais do 8086, exceto aquelas usadas para gerenciamento de tarefas. Por isso é quase certo dizer que o 80286 operando em modo real é equivalente ao 8086. Alguns dizem que isso é “o mesmo que um XT”. É mais ou menos Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-43 isso o que acontece, mas devemos lembrar que o 8086, 8088 e 80286 são processadores, e o XT é um computador. Seria correto dizer que no modo real, o 80286 opera como um 8086 acrescido de instruções novas como BOUND, ENTER, LEAVE, INSB, INSW, OUTSB, OUTSW, novos shifts, rotates e a nova instrução IMUL, além das instruções PUSHA e POPA. Entretanto muitos programadores optavam por não utilizar essas novas instruções, para que seus programas fossem compatíveis com o IBM XT. Alguns programas tinham versões para XT e versões otimizadas para 80286, que usavam essas novas instruções. Apenas no final dos anos 80, quando o AT-286 era mais comum que o XT, surgiram programas que rodavam somente no 286, utilizando essas novas instruções. Modo protegido O 80286 passa a ter novos recursos para gerenciamento de tarefas e endereçamento de memória quando opera no modo protegido. Lembre que no 8086, cada segmento tinha 64 kB, e era definido pelos registradores de segmento (CS, DS, ES e SS). Todos os segmentos eram contidos dentro da memória física de 1 MB. No 286 operando em modo protegido, os segmentos também têm 64 kB, e são definidos por um registrador de segmento (CS, DS, ES e SS) e um offset. A diferença está na formação desses endereços. Consideremos por exemplo o endereço F000:1000 no modo real. Conforme mostramos neste capítulo, o endereço absoluto correspondente é F1000. É obtido acrescentando um zero hexadecimal (ou 4 zeros binários) à direita do segmento e somando o resultado com o offset. O resultado terá 20 bits, permitindo endereçar até 1 MB. No modo protegido, os endereços também são indicados por um valor de segmento e um valor de offset. A diferença é que o valor do segmento não é usado diretamente na formação do endereço. Ele é usado como índice em uma tabela chamada segment descriptor table. A partir do valor do segmento é determinado o elemento da tabela que traz o endereço real do segmento desejado, com 24 bits. Este valor é somado com o offset, resultando em um endereço físico de 24 bits, permitindo assim endereçar até 16 MB de memória. As tarefas (tasks) no 286 recebem um identificador de privilégio que varia de 0 a 3. O privilégio 0 é dado ao núcleo do sistema operacional. É o único nível que permite gerenciar parâmetros das demas tarefas, tendo acesso a todas as instruções de gerenciamento de memória e de tarefas. Os níveis de privilégio 1 e 2 são usados pelo sistema operacional, e o nível 3 é dado às aplicações. Isso impede que um programa de um usuário possa interferir 8-44 Hardware Total com o gerenciamento de memória e de tarefas. Note que esses recursos só estão disponíveis no modo protegido. O pouco uso do modo protegido do 286 Apesar do 286 ter sido lançado em 1982 e bastante avançado para a sua época, quase sempre este processador era usado no modo real. Este processador começou a ser desenvolvido no final dos anos 70, e até o seu lançamento, ocorreu uma verdadeira reviravolta na indústria de microcomputadores: a) Transição entre os micros de 8 e de 16 bits b) Lançamento do IBM PC c) Lançamento do MS-DOS d) Consolidação do IBM PC e do MS-DOS no mercado de micros O modo real é bastante limitado. Lembra muito a operação dos processadores de 8 bits. Já o modo protegido tem características de computadores mais poderosos. Recursos antes encontrados apenas em computadores de grande porte passariam a fazer parte dos microcomputadores. Era tido como óbvia a criação de novos sistemas operacionais mais avançados, operando em modo protegido. Tudo indicava que esses novos sistemas operacionais tomariam o lugar do arcaico DOS de modo real, que não passava de uma herança do sistema operacional CPM, usado nos micros de 8 bits desde os anos 70. Seriam criados sistemas mais poderosos, e o 80286 era um processador com recursos avançados para atender a esses novos sistemas. Não foi bem isso o que ocorreu. O IBM PC passou a ser cada vez mais usado, até chegar ao ponto em que microcomputador passou a ser sinônimo de IBM PC. O número de PCs aumentou ainda mais depois que surgiram os clones, ou seja, PCs similares produzidos por outros fabricantes. Ao lado do PC, o sistema operacional MS-DOS com toda a sua limitação tornou-se mais utilizado que todos os demais sistemas operacionais. Quem poderia imagiar, durante o projeto do 286, que o arcaico MS-DOS faria tanto sucesso durante tantos anos? Por isso o 286 não foi projetado sob medida para o MS-DOS, e sim para sistemas mais avançados. Apesar de um PC equipado com um 286 de 6 MHz ser quase 6 vezes mais veloz que um XT, o MS-DOS não podia fazer uso dos 16 MB (memória estendida) de memória que o 286 era capaz de endereçar. O 286 só oferece 16 MB no modo protegido, e o MS-DOS só opera no modo real. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-45 Visando vencer esta dificuldade, a Lotus, a Intel e a Microsoft criaram uma especificação de memória chamada EMS (Expanded Memory Specification), também conhecida como memória expandida. Consiste em uma placa de memória com circuitos de controle que permitiam acessar maiores quantidades de memória no modo real, usando um mecanismo de chaveamento de bancos de memória. A memória expandida foi muito mais usada que a estendida, que só estava disponível no modo protegido. Placas de CPU 286 com suporte para mais de 1 MB de memória podiam operar com memória estendida se fosse usado um sistema operacional de modo protegido. Essas placas também possuíam circuitos de controle que transformavam sua memória acima de 1 MB em memória EMS, permitindo o seu acesso pelos programas do MS-DOS. Um outro problema agravava a situação do 286. Uma vez entrando em modo protegido, não poderia retornar ao modo real, a menos que o processador sofresse um RESET. Uma análise precipitada poderia nos levar a pensar que isso foi um erro de projeto da Intel. Lembre-se entretanto que o 286 foi lançado em 1982, e naquela época o IBM PC não era o computador mais comum no mercado, nem o MS-DOS era o sistema operacional mais usado, e a evolução da tecnologia apontava para o uso de novos sistemas operacionais de modo protegido. Para que então um processador precisaria ir e voltar entre o modo real e o modo protegido? Afinal não existiam sistemas mistos. Ou eram de modo real (MS-DOS e CPM-86, por exemplo) ou de modo protegido. A própria IBM, na época, havia comprado parte da Intel, e nos seus planos estava o sistema operacional OS/2 (modo protegido) que cairia como uma luva no 286. O processador 80386, lançado em 1985, foi projetado dentro de uma realidade em que o PC dominava o mercado, assim como o MS-DOS. Seu projeto levou em conta esses fatores, e mudanças foram feitas nos seus modos de endereçamento, como veremos a seguir. Arquitetura do 80386 É muito importante conhecer bem o 386, pois todos os processadores posteriores, do 486 ao Pentium 4, utilizam métodos semelhantes de gerenciamento de memória e multitarefa, bem como possuem conjuntos de instruções similares, com apenas algumas poucas diferenças. A figura 14 mostra o diagrama interno do 386. Além de vários elementos encontrados em outros processadores, destacam-se as unidades de 8-46 Hardware Total gerenciamento de memória (segmentation unit e paging unit) e a unidade de proteção (protection test unit), necessária ao funcionamento da multitarefa. *** 100% Figura 8.14 Diagrama interno do processador 80386. Registradores internos do 386 O 80386 é um processador de 32 bits. Para que fosse mantida a compatibilidade com o 8086 e com o 80286, cada registrador de 32 bits pode ser também acessado em modos de 16 e de 8 bits. Por exemplo, o registrador EAX tem 32 bits, mas seus 16 bits menos significativos são o próprio registrador AX do 8086 e 80286, bem como os 8 bits menos significativos são o registrador AL. Figura 8.15 Registradores do 80386. Os registradores AX, BX, CX, DX, SI, DI, BP e SP foram todos expandidos para 32 bits. Os registradores de segmento CS, SS, DS e ES também estão presentes e são de 16 bits. Foram adicionados mais dois registradores para apontar para segmentos de dados: FS e GS. O contador de instruções (IP), Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-47 que antes tinha 16 bits, agora tem 32 bits, e novos flags resultaram no aumento do registrador de flags também para 32 bits. Novas instruções do 80386 Somente pelo fato dos registradores serem agora de 32 bits, o 80386 ganhou várias novas instruções. Todas as instruções que operavam com 8 e 16 bits, agora operam também com 32 bits. Por exemplo, podemos manter números de 32 bits nos registradores EAX e EBX e usar a instrução ADD EAX,EBX, obtendo um resultado de 32 bits. No 8086 e no 80286, uma soma de 32 bits tinha que ser feita em duas etapas. Além da maioria das instruções antigas agora poderem também operar com 32 bits, existem várias instruções novas. A maioria delas são aplicadas ao gerenciamento de tarefas e ao gerenciamento de memória. São portanto instruções para serem usadas pelo sistema operacional, e não pelos programas comuns. Foram ainda criados novos modos de endereçamento mais poderosos. Podemos por exemplo usar agora outros registrdores como EAX, EDX e ECX para apontar a memória, coisa que não era permitida no 8086 nem no 80286. Podemos usar endereçamentos dados por expressões como [EDX*8+EAX] e expressões similares, permitindo o endereçamento mais rápido de matrizes, como por exemplo, uma área de memória de vídeo onde está sendo desenhado um gráfico. Desta forma é possível manipular estruturas de dados mais complexas utilizando um reduzido número de instruções. Existem ainda algumas novas instruções para manipulação de valores binários, mas não apresentam grande impacto sobre o desempenho. O ponto forte para os programas comuns é realmente o “upgrade” das antigas instruções de 16 bits para 32 bits. Essas novas instruções de 32 bits podem inclusive ser usadas (exceto as de endereçamento) quando o processador opera no modo real, no qual seu comportamento é similar ao de um 8086. Modo real No modo real, o esquema de enereçamento do processador é similar ao do 8086. Além disso não estão disponíveis os recursos avançados de endereçamento e gerenciamento de memória, nem de multitarefa. Estão entretanto disponíveis as novas instruções que manipulam dados e 32 bits e novos modos de endereçamento de memória. 8-48 Hardware Total Os endereços no modo real são formados a partir de um segmento e offset, ambos de 16 bits. O valor existente no registrador de segmento é adicionado de 4 bits “0” e somado com o offset. O resultado é o endereço efetivo de 20 bits, usado para acessar a memória física. Neste modo é possível acessar até 1 MB de memória, e cada segmento tem 64 kB. Exatamente como no 8086. Figura 8.16 Endereçamento no modo real. Assim como ocorreu no 286, o modo real do 386 foi criado para oferecer compatibilidade com os programas escritos para o 8086, como o DOS e seus aplicativos. O modo real está presente também nos processadores modernos, por isso é possível executar um boot com um disquete de DOS em um PC equipado com o Pentium 4 e usar programas de modo real. Modo protegido Além da velocidade resultante do maior clock e de operar diretamente com dados de 32 bits, o 80386 tem a grande vantagem de operar no modo protegido, possibilitando acessar grandes áreas de memória e permitir a multitarefa. Os valores de offset podem ter 16 ou 32 bits, permitindo formar segmentos de 64 kB e de 4 GB. Graças ao endereçamento com offsets de 32 bits, um programa poderia teoricamente ocupar toda a memória física de um processador 386. O endereçamento com offsets de 32 bits é possível graças aos novos registradores de 32 bits. Observe na figura 15 que todos os registradores usados para endereçar a memória agora têm 32 bits: AX, BX, CX, SI, DI, BP, SP e IP. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-49 Figura 8.17 Endereçamento de memória no modo protegido. A figura 17 mostra a formação de um endereço no modo protegido. Um endereço de memória é formado a partir de um segmento e de um offset. O valor do segmento (CS, DS, ES, SS, FS ou GS) tem 16 bits, mas ao contrário do que ocorre no modo real, não é simplesmente adicionado de zeros e somado com o offset. Este valor é usado como índice para uma tabela na memória (segment descriptor table), na qual é obtido o endereço verdadeiro. Este valor tem 32 bits e permite assim definir um segmento em qualquer local da memória física de 4 GB. O endereço do início do segmento é somado com o offset de 16 ou 32 bits, formando assim segmentos de 64 kB ou de 4 GB. Segmentação, paginação e memória virtual Na verdade o mecanismo de endereçamento é ainda mais complexo. O endereço de 32 bits usado para acessar a memória de 4 GB é chamado de endereço linear. Uma vez formado, este endereço pode ser enviado diretamente para a memória, permitindo o seu acesso no modo de segmentação. Os segmentos de 32 bits não utilizam o valor máximo de 4 GB, que seria muito grande. Mútiplos processos podem utilizar vários segmentos diferentes, e na tabela de descritores de segmentos está indicado o tamanho efetivamente usado para cada segmento. O valor de 4 GB é o limite máximo, mas podemos ter segmentos com vários valores diferentes. Um outro mecanismo de gerenciamento de memória mais simples é a paginação. Explicando de forma simples, cada endereço físico gerado a partir do segmento e offset (chamado de endereço linear) é usado como índice para uma tabela de páginas. A partir desta tabela é obtido o endereço físico na memória. Além de fazer a tradução entre endereço linear e endereço físico, o mecanismo de paginação permite proteger cada página de outros processos, evitanto violações de memória. Permite ainda implementar a memória virtual, uma área do disco rígido na qual é simulada uma grande quantidade de RAM. 8-50 Hardware Total Figura 8.18 Paginação. O 80386 opera com páginas de 4 kB. Todas essas páginas podem estar fisicamente localizadas na memória RAM. Entretanto é comum utilizar este recurso para implementar a memória virtual. No Windows a memória virtual consiste em um arquivo mantido no disco (swap file ou arquivo de troca), o WIN386.SWP, localizado em C:\Windows. A RAM é fisicamente dividida em páginas de 4 kB, assim como o arquivo de troca, entretanto este arquivo tem tamanho bem maior que a memória física. Digamos que um PC tenha 64 MB de RAM e esteja configurado com uma memória virtual de 256 MB. Usando um mecanismo de gerenciamento de memória por paginação, tanto a memória física quanto a memória virtual utilizarão páginas de 4 kB: Memória física: 16.386 págingas de 4 kB: total = 64 MB Memória virtual: 65.536 páginas de 4 kB: total = 256 MB Os programas podem então acessar a memória como se existissem 256 MB disponíveis. Em um dado instante, apenas as páginas que estão mapeadas na RAM podem ser acessadas pelos programas. Quando um programa faz o acesso a um endereço de memória cuja página não está mapeada, ocorre automaticamente uma interrupção (page fault) de software chamada “exceção restartável”. O atendimento desta interrupção é feito pelo núcleo do sistema operacional, que providencia uma página livre na RAM e copia para a mesma o conteúdo da página correspondente da memória virtual. Quando não existe página disponível na RAM, o sistema operacional deve transferir para o arquivo de troca, alguma página da RAM que esteja há mais tempo sem ser usada. Terminada a liberação da página em RAM, o sistema operacional providencia o retorno para a instrução que gerou a exceção. Nete retorno, a instrução que tentou acessar a memória e não conseguiu é repetida automaticamente, e desta vez poderá acessar a RAM. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-51 Note que a segmentação e a paginação não estão necessariamente ligadas à memória virtual. Um PC pode estar operando com a memória virtual desativada e ainda assim ter o acesso à RAM feito por segmentação ou paginação. Os descritores de segmento e de página oferecem métodos para não apenas proteção de memória, mas também detectar quando uma área não está mapeada na RAM, permitindo o acesso à memória virtual. Em outras palavras, quando um PC tem muita memória RAM e desativamos a memória virtual, o gerenciamento de memória do Windows continua sendo feito através da paginação. Translation Lookaside Buffer (TLB) O acesso à memória através de paginação requer a conversão de um endereço linear em endereço físico. A unidade de paginação precisa descobrir qual é o endereço físico de cada página de 4 kB acessada. Esses endereços são mantidos em uma tabela de páginas na memória, e a cada acesso, o processador precisa descobrir através desta tabela, qual é o endereço físico que deve ser acessado. Isto tornaria o processador lento, pois qualquer acesso à memória precisaria de uma acesso prévio à tabela de páginas. Para resolver o problema, o 386 tem uma pequena cache interna dedicada a armazenar as informações sobre páginas recentemente acessadas. Esta área é chamada de translate lookaside buffer (TLB). Este buffer é capaz de armazenar a localização de 32 páginas, totalizando assim, 128 kB. É estimado que em 98% dos acessos, o processador encontra as informações de localização no TLB. Modo virtual 8086 Este é um novo modo de operação introduzido no 386, compatível com o modo real e com o modo protegido simultaneamente. Não é na verdade um novo modo de operação, pois faz parte do modo protegido. Apenas as tarefas designadas a operar neste modo têm atributos específicos que alteram a formação dos endereços e o modo como os registradores de segmento são tradatos. Programas escritos para o modo real (exemplo: MS-DOS e seus aplicativos) não funcionam no modo protegido. Basta lembrar que o sistema de endereçamento é completamente diferente. Durante o projeto do 80386, o IBM PC e o MS-DOS haviam assumido fortes posições no mercado, portanto a Intel teve a preocupação de tornar o seu novo processador compatível com este sistema. O 80386 não apenas permite comutar entre o modo real e o modo virtual (tornando possível usar a memória estendida no ambiente DOS, bem como usar programas de modo protegido e ainda assim ter 8-52 Hardware Total acesso às funções do DOS, que operam em modo real), mas também permite que tarefas no modo protegido possam operar no modo virtual 8086. É o modo no qual é executado o Prompt do MS-DOS sob o Windows. Este modo opera sob o modo protegido, em ambiente multitarefa, porém uma tarefa neste modo tem o uso dos registradores de segmento idêntico ao do 8086. Significa que registradores CS, DS, ES e SS indicam o valor do segmento em 16 bits, são adicionados de 4 bits “0” e somados com um offset de 16 bits. Para um programa que opera neste modo, está sendo acessada uma memória de 1 MB, porém o endereço linear gerado tem 32 bits. Através do mecanismo de paginação, este 1 MB pode ser mapeado em quaisquer páginas da memória física ou da memória virtual. Podemos assim ter vários programas em modo virtual 8086 operando simultaneamente. No Windows, isto equivale a abrir várias janelas com o Prompt do MS-DOS. Multitarefa Um computador pode executar vários programas ao mesmo tempo, compartilhando seu tempo entre todos eles. Este tipo de ambiente é chamado de multitarefa (multitask). Assim como o 286, o 80386 tem no seu modo protegido, todos os recursos para operar em um ambiente multitarefa. Um desses recursos é a diferenciação entre os níveis de privilégio das tarefas. As tarefas do 386 podem ter níveis 0, 1, 2 e 3. O nível 0 é o único que tem acesso a todos os recursos do processador, e deve ser usado pelo núcleo do sistema operacional. Neste nível podem ser executadas as instruções para gerenciamento das demais tarefas e gerenciamento de memória. Tarefas com níveis 1 e 2 não podem executar essas instruções críticas, mas têm aceso a algumas instruções não suportadas por programas comuns. Esses dois níveis devem ser usados por módulos do sistema operacional e drivers. O nível 3 é o mais baixo, e pode executar praticamente todas as instruções, exceto aquelas mais críticas, só permitidas pelos níveis superiores. Programas comuns devem operar no nível 3. A figura 19 mostra como são organizados esses níveis. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-53 Figura 8.19 Níveis de privilégio do 386. Pipeline do 386 Pipeline é uma técnica amplamente utilizada nos processadores mais novos, mas já era utilizada em pequena escala no 386. Seu funcionamento é equivalente ao de uma linha de montagem de automóveis. Ao invés de montar um automóvel de cada vez, a montagem é dividida em várias etapas menores. Em cada estágio é feita uma parte da montagem, e o automóvel é passado para o estágio seguinte. Todos os estágios trabalham ao mesmo tempo, e no cômputo geral, a produção ao final do dia é bem elevada. Nos processadores o trabalho também é dividido em vários estágios. Nos modelos modernos, o número de estágios é bem elevado. No 386 existem 6 estágios: 1) Unidade de interface com o barramento (Bus Interface Unit) – Faz todos os acessos à memória e ao espaço de E/S. 2) Unidade de pré-busca de código (Code Prefetch Unit) – Recebe as instruções da unidade de interface com o barramento e as guarda em uma fila de 16 bytes. 3) Unidade de decodificação de instruções (Instruction Decode Unit) – Recebe as instruções da unidade de pré-busca e as converte em microcódigo. 4) Unidade de execução (Execution Unit) – Executa as instruções em microcódigo. 5) Unidade de segmentação (Segment Unit) – Traduz o endereço lógico, formado por segmento e offset, em endereço linear de 32 bits. 8-54 Hardware Total 6) Unidade de paginação (Paging Unit) – Traduz o endereço linear em endereço físico, faz as checagens de proteção de memória. Esta unidade tem uma pequena cache (TLB) com as informações sobre as 32 páginas mais recentemente acessadas. Essas unidades podem ser vistas na figura 14. Observe ainda que os blocos do 386 são interligados por um barramento interno de 32 bits. Arquitetura do 80486 Explicando em poucas palavras, um processador 80486 é similar a um 80386, acrescido de um coprocessador matemático 80387, mais 8 kB de cache L1 integrada. Existem entretanto outras diferenças na arquitetura interna, sendo a principal delas, o aumento do número de estágios pipeline. A figura 20 mostra o diagrama interno do 486. *** 75% Figura 8.20 Diagrama interno do 486. Entre as principais diferenças em relação ao 386, notamos a cache de 8 kB, ligada à unidade de pré-busca por uma caminho de 128 bits. A fila de instruções teve o tamanho dobrado para 32 bytes. As transferências internas de dados são agora feitas por dois caminhos de 32 bits. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-55 As unidades de decodificação e execução foram cada uma desmembrada em 2 estágios pipeline. São portanto ao todo 5 estágios pileline, além do estágio inicial de interface com o barramento e os dois estágios finais de segmentação e paginação. Cada um desses estágios é capaz de executar sua tarefa em um único clock, portanto o 486 pode executar na maior parte das vezes, uma instrução a cada período de clock. Figura 8.21 Pipeline do 486. A operação dos estágios pipeline do 486 é mostrada na figura 21. São usados 5 estágios:      Prefetch Decode 1 Decode 2 Execution Writeback Cada estágio opera em um ciclo de clock. Quando uma instrução entra no pipeline, demorará 5 ciclos para ser completada (lembre-se que existe um estágio anterior, o de interface de barramento, e dois estágios posteriores, o de segmentação e de paginação. Cada instrução leva 5 ciclos para atravessar o pipeline da figura 21, mas assim que passa do primeiro para o segundo estágio, uma segunda instrução chega ao primeiro estágio. Depois de 5 clocks, o último estágio estará completando a cada clock, a execução de uma instrução. Na figura 21, os instantes t1, t2, t3 e t4 marcam a finalização das instruções I1, I2, I3 e I4. O pipeline do 486 realmente traz um grande aumento de desempenho. Apesar de terem arquiteturas muito parecidas (sendo o pipeline mais avançado, a principal diferença), um 486 é duas vezes mais rápido que um 386 de mesmo clock. 8-56 Hardware Total O conjunto de instruções do 486 é o mesmo do 386 e do 387 reunidos, além de algumas instruções para controle de cache e para suporte a multiprocessamento. Arquitetura do Pentium Além do aumento de clock, o uso de arquitetura pipeline foi utilizada nos processadores 386 e 486 para aumentar o desempenho. O Pentium também tem suas operações de decodificação e execução realizadas por 5 estágios, tal qual o 486. A grande evolução é a introdução da arquitetura superescalar, através da qual podem ser executadas duas instruções ao mesmo tempo. Podemos ver na figura 22 o diagrama do Pentium, no qual encontramos os módulos U-Pipeline e V-Pipeline. Esses dois módulos operam de forma simultânea, e graças a eles é possível executar duas instruções ao mesmo tempo. Outro melhoramento é a adoção do barramento de dados com 64 bits, com a qual é possível reduzir os efeitos da lentidão da memória RAM. O Pentium tem ainda uma cache L1 maior, dividida em duas seções independentes, sendo uma para código e outra para dados. A unidade de ponto flutuante foi reprojetada, e é muito mais rápida que a do 486. ** 75% Figura 8.22 Diagrama interno do Pentium. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-57 Arquitetura superescalar Uma arquitetura superescalar é aquela na qual múltiplas instruções podem ser executadas simultaneamente. Podemos ver na figura 23 como os pipelines U e V do Pentium executam instruções. A execução simultânea é possível desde que se tratem de instruções independentes, ou seja, que a execução da segunda operação não dependa do resultado da primeira. Observe que no instante t1, as instruções I1 e I2 são finalizadas, e em cada um dos instantes seguintes, duas novas instruções são finalizadas. Desta forma o Pentium pode teoricamente executar duas instruções a cada ciclo. Figura 8.23 Funcionamento dos estágios pipeline do Pentium. Nem sempre é possível executar instruções em paralelo. Os programas são formados por instruções seqüenciais ou seja, um programa é uma seqüência de instruções. O paralelismo funciona entretanto em boa parte dos casos, pois mesmo com instruções seqüencias, muitas são independentes. Veja por exemplo o seguinte trecho de programa: MOVER: MOV SI, 1000 MOV DI, 2000 MOV CX,100 MOV AL,[SI] INC SI MOV [DI],AL INC DI DEC CX JNZ MOVER As instruções são alimentadas nas duas pipelines de forma alteranada, sendo uma instrução para U e outra para V. A ordem de alimentação é mostrada abaixo. U-Pipeline V-Pipeline 8-58 Hardware Total MOV SI, 1000 MOV CX,1000 INC SI INC DI JNZ MOVER MOV DI, 2000 MOV AL,[SI] MOV [DI],AL DEC CX MOV AL,[SI] Note que os 3 primeiros estágios de cada pipeline são de pré-busca e decodificação, ou seja, são usados para identificar exatamente o que a instrução deve fazer. A execução propriamente dita é feita apenas no quarto estágio, e no quinto é feito o armazenamento de valores. Se neste momento é preciso utilizar um operando que ainda está sendo calculado pela outra pipeline, a operação não pode prosseguir. Toda a fila de instruções desta pipeline congelada até que o dado necessário termine de ser calculado pela outra pipeline e esteja disponível. Nesses instantes, apenas uma pipeline trabalha enquanto a outra espera. Portanto em certos instantes existe a execução paralela, mas em outros instantes o Pentium se comporta como o 486, executando uma única instrução de cada vez, de acordo com a dependência entre as instruções que são alimentadas em cada pipeline. Previsão de desvio As dependências entre instruções podem causar uma paralisação em uma das pipelines, mas assim que a dependência é resolvida, as instruções prosseguem ao longo da pipeline. Pior situação é quando ocorrem desvios condicionais. Não é possível nesse caso saber que caminho tomará a seqüência de instruções antes da finalização de sua execução. Veja o exemplo: LAB00: LAB01: .... DEC CX JNZ LAB01 MOV AX,1000 ADD AX,DX MOV BX,2000 .... Ao encontrar a instrução JNZ LAB01, o processador não saberá se continua a carregar as instruções a partir de LAB00 ou de LAB01. Um processador 486 simplesmente assume que o desvio não é tomado e prossegue na seqüência, ou seja, supõe que o desvio não é realizado. Se o desvio ocorresse, o conteúdo de todos os estágios era decartado e a pipeline era carregada a partir do novo endereço. Isso resultava em um período de latência de 5 ciclos, e só então o processador voltava a fornecer uma instrução por clock. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-59 O processador Pentium tenta “adivinhar” se um desvio vai ser executado ou não. Esta predição é feita com base no histórico das últimas vezes que a instrução foi executada. Quando um desvio é encontrado pela primeira vez, o processador não tem dados para predizer se será executado ou não, portanto parte do princípio de que não será executado. Ao passar pela segunda vez por este endereço, tomando como base o resultado do último desvio, poderá predizer com grande chance de acerto, se este desvio será executado ou não. Veja o exemplo: LAB01: MOV SI,1000 MOV DI, 2000 MOV CX,100 LODSB STOSB DEC DX JNZ LAB01 MOV AX,1000 …. Quando o processador encontra pela primeira vez a instrução JNZ LAB01, parte do princípio de que o desvio não será realizado, e assume que a próxima instrução a ser executada é a seguinte (MOV AX,1000). Note entretanto que estamos usando em CX um contador 100, e este desvio será realmente executado para o endereço LAB01. Quando o processador encontra pela segunda vez esta instrução, ele sabe a partir do seu endereço, que na vez anterior o desvio foi feito. Esta informação é armazenada em dois bits de histórico no BTB (Branch Target Buffer). Passará então a supor que desvio será realizado, ou seja, depois de carregar a instrução JNZ LAB01, carregará as instruções a partir da LODSB. Portanto nas 98 vezes seguintes em que esta instrução for executada, o desvio será previsto de forma correta. Na centésima vez o desvio não será realizado, já que o contador chegou ao final, e o desvio será previsto de forma errada. Neste exemplo tivemos 98% de acerto na previsão de desvio. A taxa de acerto é sempre alta quando são feitos desvios para o início de um loop de instruções, mas é mais baixa quando são encontrados desvios que não se repetem, ou que repetem pouco. De qualquer forma é melhor acertar algumas vezes e errar outras, que parar sempre que for encontrada uma uma instrução de desvio, como ocorria no 486 e processadores mais antigos. Cada unidade de pré-busca possui duas filas de instruções. A primeira é sempre preenchida de forma seqüencial. A segunda é usada apenas quando é encontrado um desvio. Após a instrução JNZ do último exemplo, a fila seqüencial seria preenchida a partir da instrução MOV AX,1000 e a fila 8-60 Hardware Total alternativa seria preenchida a partir da instrução LODSB. O processador passa a preencher a fila alternativa e paralisa a outra quando prediz que o desvio será tomado, e deixa a fila alternativa paralisada e opera com a principal quando prediz que o desvio não será tomado. O Pentium não carrega portanto as instruções das duas ramificações, e sim, escolhe a mais provável (tomando como base o histórico das últimas execuções da instrução) e passa a carregar instruções a partir deste ponto. O mecanismo de previsão de desvio é realmente um pouco complexo e nem sempre acerta, mas em caso de erro na previsão, não prejudica o processador. Ele evita que o processador pare sempre que encontra uma instrução de desvio, e qualquer acerto é lucro. Note ainda que os resultados só são efetivados depois que a previsão é confirmada, portanto uma previsão errada não causa resultados errados, apenas necessita de mais 5 ciclos em média para que os estágios pipeline voltem a operar com máxima eficiência. Instrução CPUID A partir do Pentium, os processadores Intel (o mesmo ocorre com processadores de outros fabricantes) passaram a incluir no seu conjunto de instruções, uma que fornece infromações que identificam o processador. É a instrução CPUID (CPU Identification). Programas de diagnóstico e programas que dão informações sobre a configuração de hardware utilizam esta instrução para informar corretamente o modelo do processador, bem como identificar suas características. Microarquitetura P6 Esta arquitetura foi usada a partir de 1995, com o lançamento do Pentium Pro, e sofreu algumas modificações posteriores, dando origem ao Pentium II, Celeron e Pentium III, bem como suas versões Xeon. Uma das principais características desta nova arquitetura é a introdução de um “velho” conceito já usado há alguns anos em computadores mais poderosos: a tecnologia RISC – Reduced Instruction Set Computer. CISC e RISC Os processadores Intel, até o Pentium inclusive, são considerados máquinas CISC (Complex Instruction Set Computer). Significa que seu conjunto de instruções é bastante complexo, ou seja, tem muitas instruções que são usadas com pouca freqüência. Um programador de linguagem Assembly usa com muita freqüência instruções MOV, CALL, RET, JMP, ADD e outras, mas raramente usa instruções como XLAT e todas as opções de shifts e Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-61 rotates A instrução XLAT, por exemplo, poderia ser substituída pela seqüência ADD BX,AX / MOV AL,[BX]. Teoricamente o uso de uma única instrução teria uma execução mais rápida que se fossem usadas duas ou mais instruções, mas na prática não é o que ocorre. Um processador com um conjunto de instruções muito complexo perde muito tempo para decodificar uma instrução. Além disso, um maior número de circuitos internos seria necessário para a implementação de todas essas instruções. Muitos desses circuitos são pouco utilizados a acabam apenas ocupando espaço e consumindo energia. Maior número de transistores resulta em maior aquecimento, o que impõe uma limitação no clock máximo que o processador pode utilizar. Por outro lado, a arquitetura RISC (Reduced Instruction Set Computer – computador com conjunto de instruções reduzido) utiliza instruções mais simples, porém resulta em várias vantagens. Instruções simples podem ser executadas em um menor número de ciclos. Com menos instruções, a decodificação de instruções é mais rápida e os circuitos do decodificador passam a ocupar menos espaço. Com menos circuitos, torna-se menor o aquecimento, e clocks mais elevados podem ser usados. Todas essas vantagens compensam o fato de um processador RISC não ter instruções “poderosas” como XLAT, por exemplo. Colocando tudo na balança, um processador RISC consegue ser mais veloz que um CISC de mesma tecnologia de fabricação. Existe um caso clássico em um processador CISC usado em um computador de grande porte produzido pela Digital (VAX 8600) nos anos 80. Ele tinha uma instrução BOUND, usada para checar se um índice está dentro dos limites permitidos por um array (a instrução BOUND do 80826 faz um trabalho similar). Se fossem usadas instruções mais simples de comparação do próprio processador do VAX 8600, a execução seria mais rápida que com o uso da sua própria instrução BOUND. Isso dá uma idéia de como instruções complexas tendem a reduzir a eficiência do computador. A única vantagem aparente das instruções complexas é a economia de memória. Entretanto isso já deixou de ser vantagem há muitos anos, devido à queda de preços das memórias. Há muitos anos se fala em abandonar completamente o velho conjunto de instruções CISC da família x86 e adotar uma nova arquitetura, com um conjunto de instruções novo. Isto traria entretanto um grande problema, que é a incompatibilidade com os softwares já existentes, mas um dia será feita esta transição (é o que a Intel espera fazer com a chegada do processador Itanium). Enquanto isso, os fabricantes de processadores adotaram um novo 8-62 Hardware Total método de construção dos seus chips. Utilizam internamente um núcleo RISC, mas externamente comportam-se como máquinas CISC. Esses processadores aceitam as instruções x86 e as convertem para instruções RISC no seu interior para que sejam executadas pelo seu núcleo. Este processo mostrou-se mais eficiente que tentar produzir novos processadores CISC. O Pentium MMX foi o último processador totalmente CISC. Todos os novos processadores utilizam um núcleo RISC e tradutores internos de CISC para RISC. Execução dinâmica Processadores de microarquitetura P6 utilizam um mecanismo de execução fora de ordem que a Intel chama de Dynamic Execution. A execução fora de ordem é um recurso necessário para o paralelismo no processamento de instruções. A execução dinâmica utiliza por sua vez, três técnicas:    Previsão de desvio Análise dinâmica do fluxo de dados Execução especulativa A previsão de desvio consiste em manter as unidades de busca e decodificação buscando instruções a partir de um desvio condicional, ao invés de simplesmente parar até que o desvio seja processado. Técnicas de previsão de desvio mais avançadas fazem com que a taxa de acerto nas previsões seja mais alta que nos processadores anteriores. Na previsão de desvio, não é feito o carregamento das duas ramificações de um desvio condicional, e sim, é escolhido um caminho mais provável e este passa a ser carregado para execução. A análise dinâmica do fluxo de dados consiste em monitorar as instruções em andamento e determinar quais delas podem ser executadas antes de outras sem prejudicar a intergridade dos dados. Nos processadores Pentium, a checagem de dependências era feita apenas entre as instruções que estavam sendo executadas nas pipelines U e V. Nos processadores de microarquitetura P6, um número maior de instruções pode ser monitorado, sendo determinada uma ordem de execução que tende a aproveitar melhor as unidades de execução. Execução especulativa A execução especulativa é uma das três técnicas usadas na execução dinâmica, e sem dúvida é uma grande inovação, por isso preferimos explicála separadamente. Processadores de arquitetura P6 buscam constantemente Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-63 instruções na memória, fazem sua decodificação e as colocam em um pool de instruções (figura 24). Podemos visualizar este pool como uma espécie de “tanque” com instruções a serem executadas. As unidades de execução trabalham constantemente executando as instruções deste pool que não possuem dependências em relação a outras instruções. A ordem na qual essas instruções são executadas não é necessariamente a mesma ordem na qual elas se encontram nos programas. Uma unidade de retirada é encarregada de finalizar as instruções, o que consiste em armazenar valores finais na memória e nos registradores. Esta unidade de retirada é encarregada de restabelecer a ordem original das instruções, conforme se encontram nos programas. Figura 8.24 Modelo simplificado de um processador de microarquitetura P6. Observe ainda na figura 24 que todo o acesso à memória é feito por intermédio das caches. A unidade de busca e decodificação obtém instruções da cache L1. Se a instrução a ser buscada não está na cache L1, é feita automaticamente a busca na cache L2. Se a instrução não está na cache L2, automaticamente será feita a busca na memória externa. O mesmo ocorre na leitura e escrita de dados , sempre feitas a partir da seção de dados da cache L1. A separação da cache L1 em seções de código e de dados serve para não interromper o fluxo de instruções sendo buscadas quando é preciso acessar dados. O processadores Pentium nunca executavam antecipadamente instruções posteriores a um desvio. Eles apenas “chutavam” qual dos ramos de um desvio seria tomado e adiantavam a execução do ramo escolhido. Se ocorresse um erro nesta previsão, o conteúdo da pipeline era simplesmente 8-64 Hardware Total descartado. Na microarquitetura P6, as instruções são executadas fora de ordem. Desta forma uma instrução posterior a um desvio poderia ser executada antes do desvio ser processado. Se a previsão de desvio fosse errada, teríamos uma instrução sendo processada indevidamente. Este problema é resolvido pela unidade de retirada de instruções. Ela somente retira as instruções que foram efetivamente executadas. Aquelas que foram executadas antecipadamente e indevidamente são descartadas. Para evitar que uma instrução descartada altere um registrador ou endereço de memória indevidamente, a atualização dos registradores e da memória só é feita pela unidade de retirada de instruções. Suponha por exemplo a seguinte seqüência: LAB01: MOV AX,2000 DEC BX JZ LAB01 MOV AX,1000 INC CX … Como as instruções são executadas fora de ordem, as instruções MOV AX,1000 e INC CX podem ser executadas antes da instrução JZ LAB01 ser processada, caso a previsão de desvio tenha “chutado” que o desvio da instrução JZ LAB01 não iria ser realizado. Entretanto se o desvio for realizado, as instruções MOV AX,1000 e INC CX não deveriam ter sido executadas. Por isso as unidades de execução não atualizam efetivamente os registradores e a memória, e sim indicam que dados deverão ser armazenados caso as instruções sejam realmente executadas. Micro-ops O núcleo dos processadores de arquitetura P6 é RISC. Sua unidade de busca e decodificação converte as instruções CISC (x86) obtidas da memória em instruções RISC. A Intel prefere chamar essas instruções RISC de microops. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-65 Figura 8.25 Diagrama interno de processadores P6. Diagrama interno do processador Na figura 25 vemos o diagrama interno de processadores de microarquitetura P6. A unidade de busca de instruções (Instruction Fetch Unit) obtém instruções CISC x86 da cache L1 de código e as envia para o decodificador de instruções. Este decodificador faz a conversão dessas instruções para micro-ops, ou seja, instruções RISC. Essas instruções são então enviadas ao instrucion pool, onde são executadas fora de ordem. Note portanto que as instruções encontradas no instruction pool não são instruções CISC, e sim, micro-ops (RISC). A partir do decodificador de instruções, o processador é totalmente RISC. A unidade de execução tem 5 estágios paralelos, permitindo a execução de até 5 micro-ops por período de clock. No diagrama da figura 25 vemos outros blocos importantes: Branch Target Buffer – É um conjunto de ponteiros com endereços das instruções resultantes de desvios. Seu uso é importante na previsão de desvio. Microcode Instruction Sequencer – Operações CISC simples são traduzidas diretamente em uma única micro-op. Operações mais complexas podem ser traduzidas em várias micro-ops. Ao invés de usar um decodificador complexo capaz de converter todas as instruções, aquelas mais complexas e 8-66 Hardware Total menos usadas são convertidas através de uma tabela encontrada neste módulo. O Microcode Instruction Sequencer é portanto uma ROM contendo micro-ops equivalentes às instruções CISC x86 mais complexas. Memory Reorder Buffer – Este módulo recebe uma seqüência de operações de leitura e escrita na memória e rearruma essas operações de forma mais eficiente. Faz por exemplo com que as leituras sejam efetivadas antes das escritas, evitando assim que o processador tenha que esperar muito por um dado da memória. Registre File – É o conjunto de registradores da arquitetura Intel: EAX, EBX, ECX, etc. Adições na arquitetura P6 O Pentium Pro foi o primeiro processador a utilizar esta arquitetura. Com o Pentium II, algumas alterações importantes foram feitas, como a adição de instruções MMX, maior eficiência na execução de programas de 16 bits e alterações estratégicas na cache L2. Como sabemos, o Pentium Pro tinha 256 kB de cache L2 integrada, e o Pentium II, assim como as primeiras versões do Pentium III, usavam uma cache L2 separada do núcleo, formada por chips SRAM, com 512 kB e operando com a metade da freqüência do núcleo. O Pentium III recebeu novas instruções chamadas SSE. São novas instruções MMX e para processamento de gráficos em 3D. Posteriormente o Pentium III teve a sua cache L2 integrada ao núcleo. Esta cache passou também a ter 256 kB e opera com a mesma freqüência do núcleo. Finalmente o Pentium III Tualatin teve esta cache aumentada para 512 kB. Arquitetura do Pentium 4 O Pentium 4 e o Intel Xeon são os primeiros processadores a utilizarem a nova arquitetura Netburst da Intel. Apesar de ter muitos pontos em comum com a arquitetura P6, a Netburst é um projeto totalmente novo. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-67 Figura 8.26 Diagrama interno do Pentium 4. Um ponto notável desta arquitetura é a nova cache L1, chamada de Execution Trace Cache. As caches L1 de processadores anteriores armazenam instruções x86 (IA-32). As unidades de pré-busca e decodificação lidam com instruções provenientes da cache L1 e as introduzem nas pipelines ou no pool de instruções para que sejam executadas. Nos processadores de arquitetura P6, as instruções provenientes dos decodificadores são micro-ops (instruções RISC). Nas máquinas Netburst como o Pentium 4, as unidades de pré-busca e decodificação obtém as instruções diretamente da cache L2, e não da cache L1. Instruções já decodificadas e convertidas em micro-ops são transferidas para a cache L1, de onde as unidades de execução obtém as micro-ops a serem executadas. A vantagem de operar desta forma é que nos programas sempre temos instruções que são executadas repetidas vezes. Não é necessário decodificar novamente instruções que foram executadas há pouco tempo, pois sua forma já convertida em micro-ops ainda estará na cache L1. Portanto o trabalho de decodificação é feito uma só vez, e é aproveitado novamente quando uma mesma instrução é executada outras vezes. Existe um certo mistério da Intel em relação ao tamanho da cache L1. Apenas é divulgado que esta cache armazena 12k micro-ops, mas não o seu tamanho em kB. Isto gera uma certa confusão, inclusive este autor já divulgou erradamente como 12 kB, o tamanho da cache L1 do Pentium 4, o que não está correto. São na verdade 12k micro-ops. Por outro lado, a Intel não divulga oficialmente o tamanho de uma micro-op nas máquinas Netburst. Apenas é divulgado que a eficiência desta cache de 12k micro-ops é similar à de uma cache comum com tamanho entre 8 kB e 16 kB. Ou seja, em termos de eficiência da cache L1, é similar à de um Pentium III e outras 8-68 Hardware Total máquinas P6. Já a cache L1 de dados opera de forma similar à das caches L1 de outras arquiteturas. Seu tamanho é 8 kB. Máquinas Netburst têm um pool de instruções capaz de manter 126 instruções em andamento. Nas máquinas P6 eram apenas 40 instruções. Isto permite executar um número maior de instruções antecipadas, ou seja, fora de ordem. A unidade de execução pode executar até 6 instruções por ciclo de clock, resultando em alto grau de paralelismo. Máquinas Netburst são classificadas como hyperpipelined. operando com pipeline de 20 estágios (máquinas P6 operavam com 10 estágios). Usar estágios menores significa que cada um dos estágios pode ser mais simples, com um menor número de portas lógicas. Com menos portas lógicas ligadas em série, é menor o retardo de propagação entre essas portas, e desta forma o ciclo de operação pode ser menor, ou seja, a freqüência de operação pode ser maior. Máquinas Netburst podem portanto operar com maiores freqüências de operação que as máquinas P6 de mesma tecnologia. Usando a mesma tecnologia de produção do Pentium III (0,18), o Pentium 4 é capaz de atingir clocks duas vezes maiores. De 32 para 64 bits Os processadores usados em praticamente todos os PCs modernos utilizam a arquitetura x86, também chamada de IA-32. O termo x86 é devido à origem dos processadores usados no PC, começando com o a família 8086/8088. Processadores 8086, 8088, 80186, 80188 e 80286 eram todos de 16 bits. Significa que a maioria das suas instruções operavam com valores inteiros de até 16 bits, e que praticamente todos os seus registradores internos tinham 16 bits. O termo IA-32 é mais novo, e significa Arquitetura Intel de 32 bits. É derivada do processador 80386. Todos os processadores usados nos PCs modernos são derivados desta arquitetura. Em outras palavras, podemos considerar o Pentium 4 e o Athlon como versões super velozes do 386, acrescidos de alguns recursos, porém são todos baseados em conjuntos de instruções compatíveis com o do 386. Os termos x86 e IA-32 são usados como sinônimos, sendo que a AMD prefere usar o termo x86, enquanto a Intel prefere usar IA-32. Tanto a Intel como a AMD estão entrando na era dos 64 bits, cada uma com sua própria arquitetura: Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-69 Intel: IA-64 AMD: AMD x86-64 Essas duas arquiteturas têm características distintas. Ambas são de 64 bits, ou seja, utilizam registradores, valores e endereços de 64 bits, apesar de poderem também manipular valores de 32, 16 e 8 bits. Intel IA-64 A arquitetura IA-64 é incompatível com a IA-32. Isto significa que os programas que usamos nos PCs atuais não funcionarão nos PCs baseados na arquitetura IA-64. Para facilitar a transição entre as arquiteturas IA-32 e IA64, o processador Intel Itanium (o primeiro a ser produzido com a IA-64) utiliza um tradutor interno de instruções IA-32 para IA-64. Desta forma poderá utilizar os programas atuais, porém com desempenho reduzido. A idéia não é comprar PCs com o Itanium para executar os programas atuais, e sim, utilizar os novos programas IA-64. Porém enquanto não estiverem disponíveis todos os programas na versão de 64 bits, poderão ser usadas versões antigas (ou seja, atuais) de 32 bits. Inicialmente a arquitetura IA-64 é voltada para servidores e workstations de alto desempenho para uso em CAD, processamento científico e outras aplicações que exigem grande quantidade de cálculos. Para os PCs “normais”, a Intel continuará fornecendo processadores IA-32, como o Pentium 4 e seus sucessores. Desta forma foi aberto um leque de opções: novos processadores de 32 bits e novos processadores de 64 bits, porém compatíveis com os de 32 bits. AMD x86-64 A AMD também lançará processadores de 64 bits, entretanto foi adotada uma arquitetura diferente, chamada AMD x86-64. Entendendo de forma bem simples, esta arquitetura engloba a atual IA-32 (ou x86, de 32 bits) e adiciona recursos de 64 bits. Desta forma os programas poderão operar com valores de 64, 32, 16 e 8 bits. Os atuais programas de 32 bits funcionarão perfeitamente nesta nova plataforma. Internamente os processadores possuirão os mesmos registradores internos encontrados nas máquinas x86, porém ampliados para 64 bits. É uma evolução parecida com a transição de 16 para 32 bits, a partir do 80386. No 386, todos os registradores e instruções de 16 bits foram mantidos, e ainda ampliados para 32 bits. 8-70 Hardware Total Os programas atuais para 32 bits continuarão funcionando normalmente, com seu pleno desempenho, ao contrário do que ocorre na arquitetura IA64, que é incompatível com a IA-32. Temos aqui um pequeno problema: os futuros programas de 64 bits para a plataforma IA-64 serão incompatíveis com os programas de 64 bits para a arquitetura x86-64. Os fabricantes de software terão que desenvolver seus programas nas duas versões, e quando não o fizerem, o usuário terá que usar apenas os programas específicos para sua arquitetura, Intel ou AMD. Os primeiros processadores AMD de 64 bits possuem os nomes provisórios de “ClawHammer e SledgeHammer”. Ambos serão processadores de 8a geração, 64 bits e tecnologia de 0,13, com lançamento previsto para 2002. O ClawHammer irá operar em sistemas para até 2 processadores, e o SledgeHammer irá operar com sistemas para 4 e 8 processadores. 32 bits para vários anos A chegada dos processadores de 64 bits não vai sepultar de uma ora para outra a tecnologia de 32 bits. Podemos comparar com o que ocorreu na transição de 16 para 32 bits. O 80386 foi lançado em 1985, mas o 286, de 16 bits, continuou sendo o processador mais usado até o início dos anos 90, sendo finalizada a sua produção em 1993. A partir daí os PCs têm usado apenas arquiteturas de 32 bits, desde o 386 até o Pentium 4 e o Athlon. A transição de 32 para 64 bits não será diferente. Novos processadores de 32 bits continuarão sendo lançados e bastante utilizados em todos os PCs. Os modelos de 64 bits começarão a ser usados nos PCs de alto desempenho, como servidores e wortkstations, para depois de alguns anos entrar no mercado de PCs comuns. Tanto é assim que o Pentium 4, lançado em 2000, é inteiramente de 32 bits, e ganhará novas versões nos próximos anos. A arquitetura de 64 bits da AMD, por sua vez, não abandona a atual de 32 bits, portanto os programas atuais poderão continuar sendo usados por muitos anos. Assim como hoje um Pentium 4 é capaz de executar programas de 16 bits, os processadores de 64 bits da AMD continuarão operando também com 32 bits. Processador Intel Itanium A figura 27 mostra um processador Intel Itanium, o primeiro baseado na arquitetura IA-64. No início do seu desenvolvimento era conhecido pelo seu nome-código, Merced. É produzido na forma de um cartucho chamado PAC418, o mesmo nome do soquete usado nas placas de CPU para este processador. No interior do cartucho encontramos o processador Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-71 propriamente dito e os chips SRAM que formam a cache L3. As primeiras versões do Itanium têm 2 MB ou 4 MB de cache L3. As caches L1 e L2 são integradas ao núcleo do processador, e as placas de CPU ainda poderão usar uma cache L4 opcional. O Itanium possui 15 unidades de execução e 256 registradores internos de 64 bits, sendo 128 para números inteiros e 128 para números de ponto flutuante. Figura 8.27 Processador Intel Itanium. Além da cache L3, o Itanium possui uma cache L1 com 32 kB (16 kB para código e 16 kB para dados) e cache L2 com 96 kB. Parece um tamanho pequeno para uma cache L2, mas note que se compararmos com outros processadores, é a cache L3 de 2 MB ou 4 MB do Itanium que faz o trabalho que em outros processadores é feito pela cache L2, com 256 kB ou 512 kB. Ainda baseado na tecnologia de 0,18, resultando na alta dissipação de calor pelos seus 25 milhões de transistores do seu núcleo (sem contar os quase 300 milhões da cache L3), o Itanium terá sucessores baseados na nova tecnologia de 0,13. A figura 28 mostra em detalhes a vista superior do cartucho do Itanium. Possui na sua parte lateral um conector exclusivo para alimentação. Existem furos para a fixação do cooler e para fixar o cartucho na placa de CPU. 8-72 Hardware Total Figura 8.28 Cartucho PAC418, vista superior. A figura 29 mostra a parte inferior do cartucho. Clipes laterais fazem a retenção do processador, ajudando a fixação no soquete. Como já mostramos, o conector de alimentação fica na parte lateral do cartucho. Na sua parte inferior ficam os contatos do processador propriamente dito. Figura 8.29 Cartucho PAC418, vista inferior. Clock interno e externo As primeiras versões do Itanium operam com 733 e 800 MHz de clock interno. Parecem valores baixos em comparação com o Pentium 4, que já ultrapasssou a barreira dos 2 GHz. Note entretanto que tudo no interior do Itanium ocorre com 64 bits, portanto tem condições de apresentar um rendimento no mínimo duas vezes maior em comparação com o Pentium 4. Além disso o Itanium oferece um grau de paralelismo muito superior ao do Pentium 4. Não podemos comparar processadores de arquiteturas diferentes levando em conta apenas o clock. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores 8-73 O clock externo das primeiras versões do Itanium é de 133 MHz com DDR, produzindo resultados equivalentes ao de um clock de 266 MHz. Seu barramento de dados tem 64 bits, portanto a taxa de transferência máxima teórica é de 2133 MB/s. Modelo Itanium/733 Itanium/800 Clock externo 133 MHz 133 MHz Clock interno 733 MHz 800 MHz Multiplicador 5,5x 6x OBS: Esses são os modelos previstos ao final de 2001, antes do lançamento do Itanium. A Intel atrasou o seu lançamento e trabalhava na nova versão do Itanium, o McKinley, com clocks mais elevados. Voltagens e consumo elétrico Assim como ocorre com outros processadores modernos, o Itanium informa as voltagens de que necessita. São informadas voltagens diferentes para o processador e para a cache L3, através de pinos identificadores. A voltagem do núcleo, nas primeiras versões do Itanium, obedecia à especificação da figura 30. São suportados valores entre 1,250 e 1,600 volt, em intervalos de 0,025 volt. Figura 8.30 Identificação da voltagem do núcleo do Itanium. Já a voltagem usada pelos chips da cache L3 do Itanium seguem uma especificação que pode variar entre 1,650 a 2,100 volts, em intervalos de 0,050 volt, como vemos na figura 31. 8-74 Hardware Total Figura 8.31 Identificação da voltagem para os chips da cache L3 do Itanium. O Itanium é um processador bastante quente. Os modelos de 733 e 800 MHz têm consumo dependente da quantidade de cache L3. Com 2 MB, consomem cerca de 116 watts, e com 4 MB chegam a consumir 130 watts. Todo este calor dificulta a produção de modelos com clocks mais elevados, mas a situação irá melhorar depois da adoção da tecnologia de 0,13. Barramentos de dados e endereços O barramento de dados do Itanium opera com 133 MHz e DDR, produzindo o mesmo resultado que o de um clock de 266 MHz. Opera com 64 bits, portanto apresenta uma taxa de transferência máxima teórica de 2133 MB/s. Até 4 processadores podem ser ligados em conjunto na mesma placa. Seu barramento de endereços tem 44 bits, permitindo acessar diretamente uma memória física de até 16 Terabytes (17.592.186.044.416 bytes). Ao acessar memória virtual, opera com endereços de 54 bits, podendo endereçar até 16 Petabytes (18.014.398.509.481.984 bytes). Futuros processadores Intel de 64 bits Ainda são bastante escassas as informações sobre os processadores IA-64 posteriores ao Itanium. A própria Intel não divulga publicamente tais informações, exceto em conferências. Estão previstos novos processadores que por enquanto têm nomes códigos de McKinley, Madison e Deerfield. O McKinley (possivelmente será chamado de Itanium II) deverá usar a tecnologia de 0,13 e sua cache L3 será integrada ao núcleo. Irá operar com clocks superiores a 1000 MHz. O Madison terá uma cache L3 maior (possivelmente 8 MB) e um barramento externo mais veloz. O Deerfield deverá ser uma versão de baixo custo do Madison, com cache L3 de apenas 1 MB, voltado para o mercado de PCs de baixo custo. Será uma espécie de “Celeron de Itanium”. Capítulo 8 – Arquitetura de processadores /////////// FIM /////////// 8-75 Capítulo 9 Refrigeração de processadores Todos os componentes eletrônicos produzem calor durante o seu funcionamento. Alguns componentes produzem mais, outros produzem menos calor. O excesso de calor é prejudicial e devemos tomar providências para controlá-lo. Falando de uma forma mais técnica, os componentes dissipam energia térmica, resultante da passagem de corrente elétrica. A quantidade de energia é medida em Joules (J) ou Calorias (Cal). Uma caloria é a quantidade de calor necessária produzir uma elevação de 1 grau Celsius em 1 grama de água. Em eletricidade, usamos a unidade Joule ao invés da Caloria. 1 Joule equivale a cerca de 0,24 caloria. Potência é a quantidade de energia desenvolvida por unidade de tempo. A unidade usada para mediar a potência é o Watt (W). Quando dizemos que um circuito dissipa 1 W de potência, é o mesmo dizer que gera o calor de 1 Joule a cada segundo. Portanto: 1 Watt = 1 joule/segundo O calor gerado por um componente eletrônico precisa ser rapidamente retirado das suas proximidades, caso contrário produzirá um aumento de temperatura, o que é indesejável. Se esta providência não for tomada, o componente eletrônico pode ter sua temperatura cada vez mais elevada, chegando a níveis perigosos. 9-2 Hardware Total Os fabricantes sempre especificam a temperatura máxima que um componente eletrônico pode atingir durante sua operação. Alguns exemplos: Processador AMD K6-2/550 AFX AMD Athlon/1200, mod 4 AMD Duron/800, mod 3 Pentium 4 / 1.5 GHz Potência 25W 65W 35W 55W Temperatura 70C 95C 90C 72C Quanto maior é a potência elétrica gerada por um componente, maior tendência ele terá para chegar a temperaturas elevadas. Cuidados devem ser tomados para que a temperatura máxima suportada pelo componente não seja ultrapassada. Se não tomarmos os devidos cuidados, a potência gerada pelos componentes resultará em aumento de temperatura que irá prejudicar esses componentes. Esses cuidados consistem em transferir para o ar o calor gerado pelos componentes, ao mesmo tempo em que o ar quente é expulso das suas proximidades. Efeitos da temperatura sobre o processador Quando um componente trabalha em uma temperatura mais elevada que a máxima recomendada pelo fabricante, podem ocorrer os seguintes problemas:     Defeito permanente Redução da vida útil Perda de confiabilidade Defeitos ao aquecer Neste capítulo trataremos sobre a refrigeração de processadores. Eles são em geral os componentes que geram mais calor em um computador, e necessitam de mais cuidados em relação à refrigeração. Especificamente neste caso, um processador quente demais pode passar pelos seguintes problemas: Problema Defeito permanente Redução da vida útil Perda de confiabilidade Sintoma O processador esquenta tanto que pode queimar definitivamente, ficando totalmente inoperante. Um processador dura muitos anos, até mesmo décadas, mas pode durar apenas um ou dois anos, talvez menos, quando trabalha em temperaturas muito elevadas. O computador apresenta travamentos e erros diversos durante o seu uso normal. Capítulo 9 – Refrigeração de processadores Defeitos ao aquecer 9-3 O computador funciona bem enquanto está frio, depois de alguns minutos os problemas começam a aparecer, na forma de erros ou travamentos. Não são raros os casos de PCs nos quais ocorrem por exemplo, erros ou travamentos durante a instalação do Windows. É um hábito comum quando ocorre este problema, reduzir o clock do processador antes da instalação do Windows. A redução do clock resulta em redução do aquecimento. A temperatura do processador é mantida em um limite seguro e o seu funcionamento passa a ser correto. O mesmo efeito poderia ser obtido sem reduzir o clock do processador, mas tomando os devidos cuidados para reduzir a sua temperatura. Essas providências são as seguintes: 1) Reduzir a temperatura do ambiente 2) Melhorar a ventilação interna do gabinete 3) Tornar mais eficiente a operação do cooler do processador Quanto mais elevada é a temperatura ambiente, ou seja, externa ao computador, mais elevada será a temperatura do processador. A temperatura ambiente pode ser reduzida, por exemplo, com o uso de ar condicionado. Caso isto não seja possível, devemos utilizar os outros dois processos para reduzir a temperatura: melhorar a ventilação interna do gabinete e tornar mais eficiente o cooler do processador, conseguindo assim os mesmos graus Celsius a menos que seriam obtidos graças ao ar condicionado. A refrigeração interna do gabinete é outro fator importante. De um modo geral, a temperatura do interior do gabinete do computador é maior que a temperatura do ambiente, devido ao calor gerado pelos componentes, pelo disco rígido, pelo drive de CD-ROM, pela placa de vídeo 3D (algumas esquentam tanto que usam cooler ou dissipador de calor) e pelo próprio processador. Quanto pior é a ventilação interna, maior é esta diferença. Um gabinete com ventilação deficitária pode ter a temperatura interna de 40oC ao operar em um ambiente de 30oC, portanto estaria 10oC mais quente que o ambiente. Este mesmo gabinete, com a ventilação melhorada, poderia ficar com a temperatura interna de 35oC ao ser colocado no mesmo ambiente de 30oC, portanto estaria apenas 5oC mais quente. Como veremos mais adiante, algumas providências podem ser tomadas para melhorar a ventilação, reduzindo esta diferença de temperatura. A terceira providência para reduzir a temperatura do processador é melhorar a eficiência do seu cooler. Um cooler de maior tamanho é capaz de dissipar o calor do processador (ou seja, retirar o calor do processador e transferi-lo 9-4 Hardware Total para o ar do interior do gabinete) de forma mais rápida. A transferência de calor também é acelerada quando aplicamos pasta térmica entre o processador e o cooler. Veremos mais adiante como fazê-lo. Melhorando a ventilação do gabinete A maioria das fontes de alimentação puxa o ar do interior para o exterior do gabinete. Este método de ventilação tende a resfriar os componentes por igual, de uma forma mais “democrática”, ou seja, todos os componentes serão resfriados de forma equilibrada. Já nos casos em que o ar é jogado para dentro do gabinete, o ar frio chega primeiro ao processador, normalmente localizado próximo da fonte. Este método de refrigeração dá maior prioridade para a redução da temperatura do processador. Os demais componentes do computador tenderão a ficar um pouco mais quentes, em compensação o processador fica menos quente. Portanto: Processador muito quente Processador menos quente É melhor que o ventilador da fonte jogue o ar de fora para dentro do gabinete, isto tende a deixar o processador menos quente, apesar de temperatura dos demais chips ficar um pouco maior. É melhor que o ventilador da fonte jogue o ar de dentro para fora, ou seja, expulsando o ar quente para o exterior do gabinete. Note que direcionar a ventilação da fonte para o interior do computador é um recurso que deve ser usado apenas quando o processador gera muito calor (por exemplo, acima de 40 W), e também quando este é localizado perto da fonte de alimentação. Quando o processador gera menos calor (dissipação inferior a 40 W, ou quando o processador não fica próximo da fonte, deixe que a ventilação seja feita de dentro para fora. Capítulo 9 – Refrigeração de processadores 9-5 Figura 9.1 Ar é jogado para fora do gabinete – este é o método mais usado. A figura 1 mostra o fluxo de ar em um gabinete no qual o ar é jogado para fora, pela parte traseira. O ar frio entra pela parte frontal do computador, e também pela lateral (estamos no caso de um gabinete horizontal) ou pela parte de baixo (no caso de um gabinete vertical). Note que o fluxo de ar passa pela placa de CPU, em diagonal. Este método de ventilação é adequado tanto para processadores localizados na parte frontal da placa mãe, quanto para os processadores localizados mais próximos da fonte. É o método mais utilizado. Além de refrigerar bem o processador, que está no caminho do fluxo de ar, tende a resfriar de forma equilibrada todos os demais componentes do interior do gabinete. Para que este método de ventilação funcione bem é preciso que a entrada principal de ar seja a localizada na parte frontal do gabinete. Fendas abertas desnecessariamente devem ser tampadas. Por exemplo, as fendas onde são encaixadas as placas de expansão, na parte traseira do gabinete. Quando um slot está livre, devemos deixar tampada a fenda correspondente. 9-6 Hardware Total Figura 9.2 O ar frio entra pela parte traseira e refrigera o processador em primeiro lugar. A figura 2 mostra o fluxo de ar no interior do gabinete quando o ar é jogado de fora para dentro pela fonte. Este método é usado com menor freqüência, e é indicado para processadores muito quentes, aqueles que dissipam muita potência elétrica (acima de 40W), mas só deve ser empregado quando o processador fica localizado nas proximidades da fonte de alimentação, como mostra a figura. Quando o processador fica em outra parte da placa de CPU, a sua refrigeração será prejudicada, já que o fluxo de ar será mais fraco nos componentes longe da fonte. Este método portanto deve ser usado quando são atendidas simultaneamente as condições: O processador é muito quente (dissipa mais de 40W) O processador fica localizado próximo da fonte Note que a maioria das fontes de alimentação joga o ar de dentro para fora do gabinete. Para usar o fluxo inverso, como mostra a figura 2, é necessário inverter o ventilador localizado no interior da fonte. É preciso abrir a fonte de alimentação, desaparafusar o ventilador e fixá-lo novamente no sentido inverso. Não basta inverter os seus fios, pois esta simples inversão de polaridade em geral não deixa o ventilador funcionar. É mesmo preciso inverter fisicamente a posição do ventilador. Grandes fabricantes, que produzem milhares de PCs iguais, podem concluir que um determinado processador de um determinado modelo está esquentando muito e optar pelo uso do fluxo inverso. Pode então encomendar do seu fornecedor, fontes de alimentação já com o fluxo de ar invertido, ou inverter um a um. Técnicos de manutenção devem usar o fluxo Capítulo 9 – Refrigeração de processadores 9-7 inverso como um recurso experimental. O ideal é medir a temperatura do processador antes e depois da inversão, através de programas monitoradores de temperatura, confirmando assim se o uso do fluxo inverso realmente reduziu a temperatura do processador. Para facilitar a entrada e a saída de ar, nunca deixe a parte traseira do gabinete encostada em uma parede (mantenha uma distância de no mínimo 15 cm). Se isto não for feito, o fluxo de ar será prejudicado. Como vimos, na maioria dos gabinetes o fluxo de ar entra pela parte frontal, é puxado pela fonte de alimentação e sai pela parte traseira do gabinete. Além de manter a distância mínima de 15 cm entre a parte traseira da gabinete e a parede, devemos deixar livres as entradas de ar na parte frontal do gabinete. Note que alguns gabinetes possuem entradas de ar na sua parte inferior. Outros possuem apenas entrada frontal. Alguns possuem uma tampa frontal que pode ser levantada ou abaixada. Ficando levantada, é liberada a entrada de ar e tampa os drives; abaixada dá acesso aos drives mas fecha a entrada de ar. Deixe esta tampa levantada, ou então retire-a do gabinete. O ideal é evitar os gabinetes que possuem esta tampa, já que ela atrapalha o fluxo de ar. Em alguns gabinetes não existe entrada frontal de ar (nem na parte inferior), e sim um pequeno orifício para podermos ouvir o som do alto falante interno (PC Speaker). Infelizmente alguns fabricantes esquecem que é necessária uma boa entrada de ar. Evite portanto os gabinetes que não possuem entrada frontal (ou inferior) de ar. Em qualquer gabinete é fundamental que o fluxo de ar possa trafegar sem obstáculos. Procure organizar os cabos flat no interior do gabinete de tal forma que não fiquem no caminho do fluxo de ar. Fendas na parte traseira do gabinete tendem a provocar a redução do fluxo de ar que passa pelo processador. Por exemplo, quando uma placa não está conectada em um slot, muitas vezes a fenda traseira correspondente fica vazia. Use tampas apropriadas que são fornecidas junto com o gabinete (figura 3) para fechar as fendas correspondentes aos slots sem uso. Fendas para conectores DB-9 e DB-25 (interfaces seriais e paralelas) sem uso na parte traseira do gabinete também devem ser tampadas, mesmo que seja com fita adesiva. É claro que em um computador novo, todas essas fendas já devem estar tampadas. 9-8 Hardware Total *** 35% *** Figura 9.3 Lâminas para fechar as fendas na parte traseira do gabinete. É importante ainda que a parte traseira do gabinete tenha livre circulação de ar. Além da já citada distância mínima de 15 cm, devemos evitar deixar o ar represado na parte traseira do computador. Não instale o computador em estantes, armários ou mesas que possuam a parte traseira fechada. Quanto mais o ar ficar represado nesta área, maior tenderá a ser o aquecimento no interior do gabinete. Melhorando a eficiência do cooler O último recurso, e normalmente o mais importante, para manter a temperatura do processador dentro de limites seguros é melhorar a eficiência do cooler. A figura 4 mostra um cooler acoplado ao processador e as duas temperaturas envolvidas: tp: temperatura do processador tg: temperatura do interior do gabinete Figura 9.4 Cooler acoplado ao processador. Entre as faces superior e inferior do cooler existe uma diferença de temperatura igual a: Capítulo 9 – Refrigeração de processadores 9-9  = tp - tg Por exemplo, se o interior do gabinete está a uma temperatura de 45C e o processador a 60C, temos  = tp - tg = 60C – 45C = 15C Considerando a temperatura do interior do gabinete como constante, valores elevados de  indicam que a temperatura do processador é mais elevada. Intuitivamente percebemos que quanto maior é a potência elétrica P gerada pelo processador, maior será a temperatura do processador, ou melhor, maior será o valor de . Na verdade P e  são proporcionais. Se dobramos o valor de P, também dobrará o valor de . A relação entre P e  é o que chamamos de resistência térmica do cooler: =/P Como P é medido em watts (W) e  é medido em C, a unidade de resistência térmica é C/W. Um cooler de maior tamanho possui uma resistência térmica menor. O cooler menor da figura 5 tem resistência térmica de cerca de 1C/W, enquanto o maior tem cerca de 0,5C/W. Figura 9.5 Coolers de maior tamanho possuem menor resistência térmica. Coolers de maior tamanho possuem menor resistência térmica, ou seja, oferecem menos resistência à passagem do fluxo de calor. É interessante que este fluxo de calor seja rapidamente transferido para fora do processador e do cooler, chegando ao ar, que por sua vez é ventilado para longe do processador. A rápida transferência do calor gerado pelo processador para longe evitará o acúmulo deste calor, ou seja, evitará o aumento da sua 9-10 Hardware Total temperatura. Portanto, se quisermos reduzir a temperatura do processador, temos que usar um cooler com baixa resistência térmica. Cálculo da temperatura do processador Para calcular a temperatura máxima em que um processador irá trabalhar, use a fórmula: tp = P. + tg Onde: tp = Temperatura do processador P = Potência dissipada pelo processador  = Resistência térmica do cooler tg = Temperatura do interior do gabinete Considere um processador com as seguintes características: Potência dissipada (P) = 30 W Temperatura externa máxima do processador: 70C Digamos que estamos usando um cooler com resistência térmica de 0,5C/W. Digamos ainda que a temperatura do interior do gabinete seja de 40C. Temos então: tp = 30 x 0,5 + 40 = 55C Observe que nessas condições, a temperatura do processador (55C) será bem inferior à máxima permitida pelo fabricante (70C). Isto significa que o processador irá trabalhar de forma segura, com alta confiabilidade e não sofrerá redução da vida útil por excesso de temperatura. Por outro lado, considere agora o uso de um cooler de menor tamanho, com resistência térmica de 1C /W. Teremos então: tp = 30 x 1 + 40 = 70C Este valor é igual ao limite máximo de temperatura especificado para o fabricante neste exemplo. A operação nesta temperatura é considerada segura. Na prática, a temperatura do processador será um pouco menor. A razão disso é que a potência dissipada pelo processador, especificada pelo fabricante, é um valor máximo, e na maior parte do tempo não é utilizada. Este processador pode estar dissipando 30 watts (valor máximo) quando executa um jogo 3D, por exemplo, ou dissipando um valor muito menor (15 Capítulo 9 – Refrigeração de processadores 9-11 watts, por exemplo), quando executa uma tarefa mais simples, como um processador de textos. Considere agora um outro processador com as seguintes características: Potência dissipada (P) = 50 W Temperatura externa máxima do processador: 70C Digamos ainda que a temperatura do interior do gabinete seja de 40C, e que vamos usar um cooler com resistência térmica 0,5C/W. A temperatura externa deste processador será então: tp = P. + tg tp = 50 x 0,5 + 40 = 65C Este valor é seguro, está abaixo dos 70C permitidos no nosso exemplo. Entretanto temos que tomar muito cuidado. Estamos supondo que a temperatura no interior do gabinete é de 40C, a mesmo do exemplo anterior. Note que quanto mais potência dissipa um processador, maior será a tendência de aumento na temperatura do interior do gabinete. O cooler consegue manter o processador em uma temperatura segura, mas se a ventilação interna do gabinete não for eficiente, a temperatura interna aumentará de 40C para 41C, 42C e assim por diante, até chegar a um ponto em que a temperatura do processador ficará comprometida. Se a temperatura do interior do gabinete chegar a 45C, termos: tp = 50 x 0,5 + 45 = 70C Neste ponto é atingida a temperatura máxima permitida para o processador. Se a ventilação do gabinete não for eficiente, a temperatura do seu interior continuará aumentando, e a temperatura máxima permitida para o processador será ultrapassada. Cada 1C a mais na temperatura interna do gabinete corresponderá a 1C a mais na temperatura do processador. Portanto, quanto mais potência dissipa um processador, melhor deve ser a ventilação do gabinete. Em PCs com processadores que dissipam mais potência devemos usar de preferência, um segundo ventilador, instalado na parte frontal interna do gabinete, contribuindo para melhorar o fluxo de ar e a ventilação. Influência da temperatura do ambiente 9-12 Hardware Total A temperatura do ambiente também tem influência sobre a temperatura final do processador. Como vimos nos cálculos, a temperatura do processador depende da temperatura do interior do gabinete: tp = P. + tg A temperatura tg do gabinete, por sua vez, depende da temperatura do ambiente tamb (ou seja, a temperatura externa ao computador) e do aquecimento do interior do gabinete (ag). Este aquecimento deve ser o menor possível, em geral varia entre 5C e 10C. É indesejável que este aquecimento seja elevado, pois qualquer aumento é automaticamente refletido na temperatura do processador. Este aquecimento depende da eficiência do sistema de ventilação e da quantidade de calor gerada por todos os circuitos internos do computador. A temperatura interna do gabinete está relacionada com a temperatura do ambiente da seguinte forma: tg = tamb + ag Ou seja, a temperatura do gabinete é igual à temperatura do ambiente somada com o aquecimento do gabinete. Para simplificar, se o ambiente estiver a 30C e o aquecimento interno for 10C, a temperatura interna do gabiente será 40C. Trocando tg por tamb + ag na fórmula da temperatura do processador, temos: tp = tamb + ag + P. Portanto, para encontrar a temperatura do processador, tomamos a temperatura do ambiente (externa ao PC), somamos com o aquecimento do gabiente, e finalmente somamos com o produto P. (potência x resistência térmica do cooler). Cada 1C a mais na temperatura do ambiente resultará em 1C a mais na temperatura do processador. Cada 1C a mais no aquecimento interno do gabinete também resultará no aumento correspondente de 1C na temperatura do processador. Sendo assim, para reduzir a temperatura do processador, podemos tomar três providências: a) Reduzir a temperatura do ambiente b) Reduzir o aquecimento do gabinete c) Reduzir a resistência térmica do cooler Como reduzir a temperatura do ambiente Capítulo 9 – Refrigeração de processadores 9-13 O método mais comum é utilizar o computador em um ambiente com ar refrigerado. Aliás, muitos dizem que “computador precisa de ar refrigerado”. Não necessariamente. Existem outras formas de reduzir a temperatura dos chips, e usar ar condicionado, reduzindo a temperatura ambiente, é apenas uma delas. Evite utilizar o computador em locais muito quentes. Fuja dos locais onde há incidência de raios solares. Não instale o computador em locais onde o ar quente à sua volta pode ficar represado, como em estantes ou em cantos. Como reduzir o aquecimento do gabinete Organize os cabos flat no interior do gabinete para que não atrapalhem o fluxo de ar. Tampe as fendas desnecessárias do gabinete, fazendo com que a maior parte do ar entre pela sua parte frontal. Use um segundo ventilador (normalmente na parte frontal do gabinete) para aumentar o fluxo de ar. Como reduzir a resistência térmica do cooler Para isso é preciso utilizar um cooler de maior tamanho. Quanto maior é o tamanho, menor é a sua resistência térmica. Devemos também, conforme recomendam os fabricantes de processadores, aplicar pasta térmica entre o cooler e o processador. Mais adiante daremos mais informações sobre a pasta térmica. Relação entre potência e clock Os processadores mais “quentes” dissipam potências elevadas. Consideramos aqui como elevadas, as potências acima de 30W, que já começam a apresentar problemas se não forem tomadas as devidas providências de refrigeração. Em uma família de processadores semelhantes, o modelo de mais alto clock disponível é o que apresenta maior aquecimento. Veja por exemplo a dissipação de alguns processadores Athlon, na figura 6. Note que quanto maior é o clock, maior é a potência. 9-14 Hardware Total *** 35% *** Figura 9.6 Dentro de uma família de processadores, quanto maior é o clock, maior é a potência dissipada. É fácil entender porque o clock maior resulta em maior dissipação de energia. Considere a figura 7, onde são mostrados alguns sinais digitais presentes em um processador. Os gráficos representam valores de tensão em função do tempo. Os circuitos assumem dois valores típicos de tensão: um valor extremamente baixo, próximo de zero, que representa o bit 0, e um valor maior, igual à tensão do núcleo do processador, que representa o bit 1. A transição entre esses valores não é instantânea. Existe um curto período em que a tensão varia linearmente entre o valor máximo e o mínimo. É durante este curto período que ocorre a geração de calor. Figura 9.7 Formas de onda de sinais digitais de um processador. Os circuitos digitais existentes nos chips consomem uma pequena corrente elétrica quando geram o bit zero (0 volts), e consomem uma corrente quase nula quando geram o bit 1. Quando a tensão varia de zero para o máximo, a corrente varia do máximo para zero, e vice-versa. A figura 8 mostra uma transição binária, de 0 para 1. Ao mesmo tempo em que a tensão aumenta de zero até Vmáx, a corrente diminui de Imáx para zero. Durante esta transição, a potência, que é igual ao produto da tensão pela corrente, parte de zero, atinge um valor máximo, e volta novamente a zero. Capítulo 9 – Refrigeração de processadores 9-15 *** 35% *** Figura 9.8 Um pulso de potência é gerado quando ocorre uma transição binária. Cada transição binária terá um pulso de potência correspondente. A figura 9 mostra uma série de transições binárias e uma sucessão de pulsos de potência resultantes dessas transições. Figura 9.9 Transições binárias e pulsos de potência. De cima para baixo: Tensão, Corrente, Potência. Na figura 10, temos desta vez um clock maior, o que resulta em mais transições binárias ao longo do tempo. Como conseqüência, maior será o número de pulsos de potência, ou seja, maior será a potência elétrica gerada pelo chip ao longo do tempo. Quando dobramos o clock, dobramos o número de pulsos de potência a cada segundo. Figura 9.10 Com clock maior, temos mais transições por segundo, e mais pulsos de potência. 9-16 Hardware Total Comparando vários processadores da mesma família, podemos constatar que a potência varia proporcionalmente com o clock. Tomemos por exemplo os processadores Athlon da tabela da figura 6. Veja por exemplo o Athlon/1000, que dissipa 54W. Como a potência é proporcional ao clock, podemos então considerar que nesta família, cada 100 MHz correspondem a 5,4 watts. Mantida esta proporção, o Athlon/650 dissiparia 6,5 x 5,4 = 35,1 W. Está quase correto, a tabela mostra que são 38 W. Da mesma forma, o Athlon/1200 dissiparia 12 x 5,4 = 64,8 W, valor bem próximo dos 66 W anunciados pelo fabricante. Como vemos, com boa aproximação, podemos considerar que a potência é praticamente proporcional ao clock. Seguindo esta mesma linha, o Athlon/1500 dissiparia 81 W utilizando esta mesma tecnologia. É uma potência muito elevada, resultará em grande geração de calor e precisará de um cooler gigante. O processador tem grande risco de “fritar” ao ser usado. Este excesso de potência é a principal limitação tecnológica que impede a produção de processadores com clocks mais elevados. Antes de lançarem modelos com clocks mais altos, os fabricantes precisam produzir chips com menor consumo de corrente e menor tensão de operação, o que resultará na redução da intensidade dos pulsos de potência, reduzindo assim a potência total dissipada pelo processador. Tecnologia para reduzir a potência Com o passar do tempo, os fabricantes aperfeiçoam o processo de fabricação, construindo os chips com transistores cada vez menores, resultando em menor consumo de corrente e menor dissipação de calor possibilitando o lançamento de modelos com clocks ainda mais elevados. A unidade usada para medir esses minúsculos transistores que formam os chips é o mícron, cuja abreviatura é . Os processadores Pentium MMX e os primeiros modelos do Pentium II usavam tecnologia de 0,35. Posteriormente o próprio Pentium II, assim como os primeiros modelos do Pentium III passaram a usar a tecnologia de 0,25. Mais tarde o Pentium III chegou a 0,18, a mesma tecnologia usada nas primeiras versões do Pentium 4. A seguir, o Pentium III e o Pentium 4 passaram a usar a tecnologia de 0,13. A AMD, o outro grande fabricante de processadores, também passou pela mesma evolução. Fabricantes de chips gráficos, chipsets e outros tipos de chips complexos também utilizam com o passar do tempo, todos esses novos processos de fabricação. Sempre que um fabricante implanta uma nova tecnologia de fabricação com transistores menores e menor dissipação de calor, dois resultados são obtidos: Capítulo 9 – Refrigeração de processadores 9-17 a) São lançados novos chips com maiores freqüências de operação, sem passar por problemas de aquecimento. b) Os chips já existentes são lançados em novas versões, mantendo o clock mas reduzindo a dissipação de calor e o custo de produção. Este efeito pode ser mostrado, por exemplo, quando comparamos as duas primeiras famílias do processador Athlon. O chamado Modelo 1, o primeiro a ser lançado, usava a tecnologia de 0,25. Foi lançado com clocks entre 500 e 700 MHz, e dependendo do clock, dissipava entre 42 W e 58 W. Ao adotar a tecnologia de 0,18, a AMD lançou o Athlon Modelo 2. Foi produzido com clocks entre 550 e 1000 MHz, e a potência dissipada variava entre 31W e 65W. Podemos ver as vantagens quando comparamos processadores Athlon de modelos 1 e 2, operando com clocks iguais. A comparação é mostrada na tabela abaixo. Incluímos também o chamado Modelo 4, que é o Athlon com encapsulamento PGA, com cache L2 embutida no núcleo do processador. Apesar de também utilizar a tecnologia de 0,18, os Athlons modelo 4 dissipam um pouco menos que os Athlons modelo 2. Clock (MHz) 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1100 1133 1200 Potência dissipada Modelo 1 Modelo 2 42 W 46 W 31 W 50 W 34 W 54 W 36 W 58 W 39 W 40 W 48 W 58 W 60 W 62 W 65 W - Modelo 4 38 W 40 W 43 W 45 W 47 W 50 W 52 W 54 W 60 W 63 W 66 W Dissemos anteriormente que processadores de mesma família têm dissipação de potência proporcional ao clock. À primeira vista pode parecer errado, quando vemos que o Athlon/700 modelo 1 dissipa 58 W, enquanto o Athlon/800 modelo 2 dissipa apenas 48 W. Ocorre que neste caso, modelo 1 e modelo 2 representam famílias diferentes, usando respectivamente tecnologias de 0,25 e 0,18. Não podemos portanto comparar potências e clocks de processadores que pertençam a famílias diferentes, mesmo que se tratem de processadores com o mesmo nome. Fica aqui também uma dica 9-18 Hardware Total importante para os produtores de PCs: antes de comprar um processador, verifique quais são as famílias disponíveis e qual é a de tecnologia mais recente, a que tem menor dissipação de calor. Comparando os Athlons modelos 2 e 4, vemos que para os clocks de 650 a 750 MHz, o modelo 4 dissipa mais potência que o modelo 2, mas para os clocks mais elevados, o modelo 4 dissipa menos. A razão disso é a diferença nas caches L2 do Athlon modelo 2. Todos eles têm cache L2 fora do núcleo, com 512 kB, mas a freqüência de operação desta cache não mantém proporcionalidade com a freqüência do núcleo. Comparando essas três famílias de Athlon, verificamos que o fabricante evita produzir modelos que dissipem muito mais de 60 watts. Há poucos anos atrás, os processadores mais quentes dissipavam algo entre 30 e 50 watts. Se fosse respeitada esta regra, o Athlon mais veloz desta tabela seria o de 900 MHz. Os modelos superiores a este não seriam produzidos, devido ao elevado aquecimento. Como os processadroes quentes de hoje em dia são mais quentes que os processadores quentes de antigamente, eles também precisam utilizar dissipadores de calor mais eficientes. No tempo dos processadores que operavam em até 300 MHz, dissipadores com 1 cm de altura (a parte de alumínio) davam conta dos modelos mais quentes. Para os processadores mais velozes produzidos recentemente, era preciso usar dissipadores maiores, onde a parte de alumínio tinha em média 2,5 cm de altura. Para as versões mais quentes do Athlon, a AMD recomenda dissipadores com 4 a 6 cm de altura na parte de alumínio. Usando a pasta térmica Como vimos na sessão anterior, o uso de um cooler de maior tamanho é recomendável em qualquer caso, mas ele sozinho não resolve todo o problema de aquecimento. Existe um outro inimigo do processador, que é a má condução térmica entre a sua chapa metálica superior e o cooler. Na discussão anterior estávamos supondo uma transferência de calor perfeita entre o processador e o cooler, o que na prática não ocorre. De um ponto de vista microscópico, o contato físico entre o processador e o cooler não é perfeito. As superfícies de ambos não são perfeitamente lisas, e minúsculas lacunas de ar são formadas nesta junção. O calor atravessaria com mais facilidade um contato perfeito entre dois metais, mas terá maior dificuldade (ou seja, existe uma resistência térmica) para atravessar as microscópicas lacunas de ar. Tipicamente esta junção tem uma resistência térmica em torno de 0,5oC/W. Este valor é somado à resistência térmica do cooler. Teríamos então: Capítulo 9 – Refrigeração de processadores Cooler pequeno: Cooler grande: 9-19  = 1C/W + 0,5C/W = 1,5C/W  = 0,5C/W + 0,5C/W = 1C/W Apesar do cooler grande continuar levando vantagem, ambos farão o processador operar com temperaturas mais elevadas. Considerando como 40oC a temperatura interna do gabinete e 30 watts a potência dissipada pelo processador, as temperaturas do processador em ambos os casos seriam de: Cooler pequeno: Cooler grande: tp = 40C + 30W x 1,5C/W = 85C tp = 40C + 30W x 1C/W = 70C Vemos desta forma o processador pode ficar muito quente. Em um processador que dissipa 60 Watts, cada 0,1C/W a mais na resistência térmica resultará em um aumento de 6C na temperatura final do processador. Por isso é importantíssimo, principalmente no caso de processadores mais quentes, reduzir a resistência térmica entre o processador e o cooler. Esta redução é conseguida com a ajuda da pasta térmica. Como vimos, a elevada resistência térmica existente entre o processador e o cooler faz com que o processador ultrapasse com facilidade a máxima temperatura permitida. A situação só não é tão crítica porque a potência máxima de um processador nem sempre é observada. Na maior parte do tempo (por exemplo, quando um programa aguarda pela digitação de dados ou comandos do mouse), o processador fica “descansando”. São raras as situações em que o processador fica 100% do tempo ocupado, gerando sua potência máxima. Por isso são comuns os travamentos em jogos. Para gerar complexos gráficos tridimensionais, o processador trabalha muito e passa a utilizar intensamente sua unidade de ponto flutuante, produzindo elevado aquecimento. A potência dissipada chega ao seu valor máximo e a temperatura pode ultrapassar facilmente o valor máximo permitido. A solução para o problema é melhorar a condução térmica entre a chapa superior do processador e o cooler. Isto é conseguido com o uso de pasta térmica. Trata-se de uma pasta com boa condutividade térmica (ou seja, pequena resistividade térmica) que é aplicada entre o processador e o cooler, preenchendo a maior parte das as microscópicas lacunas de ar. Sem pasta térmica, a junção entre o processador e o cooler tem resistência térmica em torno de 0,5C/W. Com a pasta térmica, esta resistência é de cerca de 0,2C/W. Parece uma vantagem pequena, mas com o processador dissipando 30 watts, esta menor resistência térmica provocará uma redução de 9C na 9-20 Hardware Total temperatura do processador. Para processadores que dissipam 50 watts, a redução será de 15C, portanto vale muito a pena fazer a sua aplicação. Aplicando a pasta térmica A pasta térmica pode ser encontrada com facilidade em lojas de material eletrônico, e até em algumas lojas especializadas em material de informática, especificamente hardware. Um pote de 15 gramas, como o da figura 11, é suficiente para aplicação em algumas dezenas de processadores. *** 35% *** Figura 9.11 Pote de pasta térmica. Aplicamos uma fina camada de pasta sobre a face superior do processador, como mostra a figura 12. Não exagere na quantidade de pasta, por ser for aplicada uma quantidade muito grande, poderá prejudicar a condução térmica, ao invés de melhorar. Lembre-se que o objetivo da pasta é preencher as microscópicas lacunas de ar que ficam entre o processador e o cooler, portanto uma pequena quantidade é suficiente. Figura 9.12 Aplicando pasta térmica sobre o processador. Aplique a pasta também sobre o cooler, como mostra a figura 13. O ponto de aplicação é a parte do cooler que faz contato físico com a face superior do Capítulo 9 – Refrigeração de processadores 9-21 processador. Prenda então o cooler sobre o processador, pressionando levemente para que as duas camadas de pasta se misturem completamente. Figura 9.13 Aplicando pasta térmica no cooler. Medições reais de temperatura As reduções de temperatura obtidas com o uso de um cooler grande e de pasta térmica serão muito mais significativas nos processadores mais “quentes”. Lembre-se da equação de temperatura =Px (variação de temperatura é igual à resistência térmica multiplicada pela potência elétrica), portanto quanto maior é a potência, maior será a queda de temperatura resultante do uso de uma menor resistência térmica. Mostramos a seguir medidas feitas em laboratório utilizando um processador AMD K6-2/400 AFQ. Este processador não é dos mais quentes, mas muitos técnicos sofreram com a manutenção de vários PCs equipados com ele. Na época (início de 1999), muitos produtores de PCs não sabiam que ele necessitava de uma refrigeração especial, com um cooler maior e pasta térmica. Usavam o mesmo tipo de cooler empregado no Pentium MMX, que dissipava bem menos potência. O resultado foi o aquecimento excessivo, e muitos PCs apresentavam problemas, principalmente nas versões do K6-2 que ainda usavam a tecnologia de 0,35 micron. Este processador é razoavelmente “quente”, tem dissipação máxima de cerca de 23 watts. A placa de CPU utilizada foi uma FIC VA-503+. Na parte inferior do cooler foi feita uma pequena ranhura para a introdução de um termômetro digital envolto em pasta térmica. Este é o método de medição recomendado pela AMD. A temperatura ambiente da sala onde estava o computador era de 28C, e o interior do gabinete estava a 35C. Para que o 9-22 Hardware Total processador tivesse o maior aquecimento possível, colocamos o PC para executar um jogo tridimensional (Need for Speed III) fazendo renderização por software. Isto provoca o uso intenso da unidade de ponto flutuante e das instruções 3D Now!, produzindo grande geração de calor (existe um processo ainda melhor, que é utilizar o programa MAX_POW.EXE, fornecido pela AMD através do seu site www.amd.com, que coloca o processador em um loop de instruções que resulta na máxima dissipação de calor). As medidas foram feitas com um cooler pequeno e um grande, ambos utilizados com pasta e sem pasta. A tabela abaixo mostra os resultados obtidos. O valor  representa a variação de temperatura além dos 35C do interior do gabinete. Mostramos também a temperatura final do processador, somando o valor ambiente com o aquecimento do processador. Cooler / pasta Aquecimento adicional Pequeno, sem pasta Pequeno, com pasta Grande, sem pasta Grande, com pasta  = 18C  = 12C  = 13C  = 9C Temperatura do processador 53C 47C 48C 44C O AMD K6-2/400 AFQ é pouco tolerante à temperatura, deve operar no máximo a 60C. Portanto um cooler pequeno sem pasta térmica o deixa quase no limite máximo. Bastaria por exemplo a temperatura do ambiente subir para 35C (resultando em 42C no interior do gabinete) para o limite de 60C ser atingido, ou então que o PC tenha dispositivos que geram mais calor (por exemplo, um gravador de CDs ou uma placa 3D), ou então que seja executado um programa que exija ainda mais trabalho do processador, gerando mais aquecimento. Realmente utilizar um cooler pequeno e ainda sem pasta térmica é o mesmo que “torturar” o processador. Note que nas medidas realizadas, o cooler pequeno com pasta térmica resultou em aquecimento sensivelmente menor (+12C contra +13C) que o obtido com o cooler grande sem pasta. Portanto, deixar de lado a pasta térmica e apenas optar pelo cooler de maior tamanho nem sempre é a melhor solução. Como esperado, a menor variação de temperatura é a obtida com o cooler grande e a pasta térmica. Como resultado, o computador poderá operar confiavelmente com programas que exigem mais trabalho do processador, poderá ter mais dispositivos “quentes” no interior do gabinete (gravador de CDs, placa 3D, por exemplo) e poderá ser instalado em um ambiente mais quente, sem ar condicionado, e mesmo assim continuar operando sem ultrapassar a temperatura máxima de 60C especificada pelo fabricante. Capítulo 9 – Refrigeração de processadores 9-23 Fita térmica Tanto os fabricantes de processadores quanto os fabricantes de coolers sabem que é necessário aplicar pasta térmica entre o cooler e o processador. Isso é muito mais necessário hoje em dia que há poucos anos atrás. Por volta de 1998, os processadores mais quentes dissipavam em torno de 30 W. No início de 2001, os mais quentes ultrapassavam 60 W. Um processador tem chances de funcionar bem quando é acoplado a um cooler grande sem pasta térmica. Apenas poderá ficar muito vulnerável à temperatura quando estiver sendo 100% utilizado, o que ocorre poucas vezes na prática. Já os processadores atuais, mesmo quando estão realizando tarefas típicas, podem ultrapassar a temperatura limite se não utilizarem pasta térmica. Os fabricantes de coolers passaram a utilizar nos seus produtos, uma fita térmica, que funciona de forma similar à pasta térmica. A vantagem é que o usuário não precisa se preocupar em aplicar a pasta térmica. Basta acoplar o cooler e aplicar pressão contra o processador, para que a fita faça a ligação térmica entre o cooler e o processador. A desvantagem é que quando o cooler é retirado do processador e novamente instalado, a eficiência da fita térmica é reduzida, pois esta fita tende a se desmanchar quando o cooler é desacoplado. Neste caso é melhor remover a fita e usar a boa e velha pasta térmica. A fita térmica é eficiente apenas quando é usada pela primeira vez. Figura 9.14 Coolers com fita térmica. Temperatura do encapsulamento e da junção Os cálculos de temperatura que apresentamos aqui levam em conta que a temperatura externa do processador não pode ultrapassar um valor máximo estabelecido pelo fabricante. Esta temperatura externa é indicada nos manuais como plate temperature ou case temperature. 9-24 Hardware Total O cálculo da temperatura externa do processador é feito com a fórmula: tp = P. + tg Onde: tp = Temperatura do processador P = Potência dissipada pelo processador  = Resistência térmica do cooler tg = Temperatura do interior do gabinete Neste fórmula, a resistência térmica do cooler deve ser somada à resitência térmica de contato entre o cooler e o processador. O valor desta resistência varia entre 0,2 e 0,6 C/W, dependendo da presença ou ausência da pasta térmica. Ocorre que em certos manuais, ao invés de ser especificada a máxima temperatura externa do processador (case, plate ou sink), é especificada a máxima temperatura interna. Esta temperatura aparece nos manuais com os seguintes nomes:    Core temperature Die temperature Junction temperature Os cálculos devem então levar em conta que a temperatura da junção não deve ultrapassar o valor máximo especificado pelo fabricante. A fórmula a ser usada é bastante parecida: tj = P. + tg Onde: tj = Temperatura interna do processador P = Potência dissipada pelo processador  = Resistência térmica total tg = Temperatura do interior do gabinete Neste tipo de cálculo, esquecemos a temperatura externa do processador e levamos em conta apenas a temperatura interna. Se a máxima temperatura interna for respeitada, automaticamente também será respeitada a máxima temperatura externa, e vice-versa. O valor de resistência térmica que devemos usar nesta fórmula é igual à soma dos dois valores: Resistência térmica entre a junção e o dissipador (Junction-Sink) Resistência térmica do cooler (Sink-Ambient) Quando o manual de um processador faz referência à máxima temperatura interna (core, die ou junction), também deverá indicar o valor da resistência térmica interna, ou seja, entre a junção e o dissipador. Capítulo 9 – Refrigeração de processadores 9-25 Figura 9.15 Cálculos envolvendo a temperatura externa. A diferença é bastante sutil, e é mostrada nas figura 15 e 16. No método usado na figura 15, não nos preocupamos com a temperatura interna, e sim com a externa (plate ou case). A resistência térmica usada nos cálculos é igual a: PA = PS + SA Resistência total = resistência entre carcaça e dissipador + resistência entre dissipador e ambiente Usamos esta resistência para calcular a temperatura externa do dissipador, com a fórmula: tp = P.PA + tg Figura 9.16 Cálculos envolvendo a temperatura interna. No sistema da figura 16, o fabricante não faz menção a temperatura externa, e sim à temperatura interna do processador (core, die ou junction), que é bem mais alta. Enquanto as temperaturas externas variam em torno de 70C, a temperatura da junção fica em torno de 90C. Neste caso a resistência térmica a ser levada em conta é: JA = JS + SA Resistência total = resistência entre junção e dissipador + resistência entre dissipador e ambiente 9-26 Hardware Total Usamos esta resistência térmica total para calcular a temperatura da junção, usando a fórmula: tj = P.JA + tg Em todos os casos, não esqueça que a resistência entre a carcaça do processador e o dissipador deve ser a menor possível, o que é obtido com o uso de pasta térmica ou material equivalente. /////////// FIM /////////////////// Capítulo 10 Placas de CPU Placas novas e antigas Quem precisa entender hardware a fundo não pode deixar de conhercer todos os tipos de placas de CPU, sejam novas ou antigas, sejam enquadradas em padrões de mercado ou em “padrões proprietários”. Para montar computadores, o ideal é conhecer as placas mais modernas e que atendam a formatos padronizados, como ATX, Micro ATX e Flex ATX. Para quem vai fazer manutenção, é também importante conhecer as placas no formato AT, bem como as de formatos LPX e NLX, utilizados em micros ultra compactos produzidos por fabricantes famosos, como Compaq e IBM. Apesar de serem muitos modelos, todas essas placas têm muitas características em comum. Comerçaremos apresentando as placas nos padrões AT, ATX, Micro ATX e Flex ATX, por serem as mais comuns, equipadas com processadores a partir do Pentium. Terminado este estudo vamos apresentar placas de CPU um pouco mais antigas, equipadas com processdores entre 286 e 586. Afinal, para quem trabalha com manutenção, é razoável a probabilidade de enfrentar defeitos em um desses velhos PCs. Finalmente apresentaremos os padrões LPX e NLX, para o caso de você precisar fazer manutenção em um micro de grife e ultra compacto. AT e a família ATX A maioria das placas de CPU modernas utiliza o padrão ATX. Existem ainda muitos modelos que usam os chamados Micro ATX e Flex ATX. Tratam-se de placas com características técnicas similares às do padrão ATX, porém com dimensões menores. Finalmente, encontramos ainda alguns poucos modelos novos no padrão AT. Para quem vai fazer manutenção e instalações em um PC um pouco antigo (anterior a 1999), existe a grande chance de que a placa de CPU encontrada seja do tipo AT. Apesar dos 10-2 Hardware Total formatos e algumas funções serem diferentes, a maioria dos componentes são idênticos, por isso optamos por apresentar todos os tipos de placas de CPU neste capítulo, obviamente dando prioridade às placas ATX, que são as mais modernas. *** 75% *** Figura 10.1 Placas de CPU ATX, AT, Micro ATX e Flex ATX. A figura 1 mostra os formatos desses 4 tipos de placas. As principais diferenças entre todas essas placas são as dimensões. Existem especificações rígidas quanto as larguras, porém o comprimento pode variar de um modelo para outro. Além disso, as placas ATX e suas derivadas possuem um bloco de conectores para as interfaces seriais, paralela, USB, teclado e mouse. Figura 10.2 Bloco de conectores de uma placa de CPU ATX (encontrado também em placas Micro ATX e Flex ATX). Capítulo 10 – Placas de CPU 10-3 O termo “AT” foi durante muitos anos usado para designar os PCs 286 e superiores (seria portanto correto dizer que PCs equipados com o Pentium 4 são versões novas do PC AT). Este termo caiu em desuso, mas em nada mudou o formato padrão utilizado pelas placas de CPU. Durante todos esses anos, as placas têm respeitado as dimensões do chamado “padrão AT”, bem como a sua variante “Baby AT”. Como não são mais produzidas placas no formato AT original, só no “Baby AT”, tornou-se comum usar os termos AT e Baby AT como sinônimos. Compatibilidade entre placa e processador Além de se preocupar com o formato da placa de CPU, é preciso também que seja considerada a sua compatibilidade com o processador a ser usado. Podemos dividir as placas de CPU em diversas categorias, de acordo com o soquete usado pelo processador: Soquete do processador Socket 423 e Socket 478 Socket 370 Slot 1 (SC242) Slot 2 (SC330) Socket A (Socket 462) Slot A Socket 603 Super 7 Processadores suportados Pentium 4 Pentium III FC-PGA e Celeron PPGA/FC-PGA, Via C3. Pentium II, Pentium III e Celeron SEC Pentium II Xeon e Pentium III Xeon AMD Duron, Athlon PGA ou Athlon MP AMD Athlon SEC Intel Xeon AMD K6, K6-2, K6-III, Cyrix M-II, Pentium, Pentium MMX, voltagem programada por jumpers. Não basta levar em conta a tabela acima. Uma placa para um determinado tipo de processador pode não ser totalmente compatível com todos os modelos deste mesmo processador. Uma determinada placa pode ter sido lançada para processadores até 800 MHz e posteriormente ser constatada a compatibilidade com modelos de 900, 1000, 1100 MHz, mas apresentar problemas com um modelo de 1200 MHz. Como regra geral, devemos inicialmente consultar no manual da placa de CPU, quais são os processadores compatíveis, e depois acessar o site do fabricante da placa para checar quais novos processadores são suportados. Outra questão que pode causar incompatibilidade é o barramento externo. Muitas placas para Pentium III, por exemplo, operam com barramento externo de no máximo 100 MHz. Ao ser instalado um Pentium III/800EB, por exemplo, ele funcionará com apenas 600 MHz. A razão disso é que esta versão do Pentium III usa barramento de 133 MHz e multiplicador 6x, resultando em 800 MHz. Ao ser instalado em uma placa com barramento de 10-4 Hardware Total 100 MHz, o multiplicador 6x (que não pode ser alterado) resultará em apenas 600 MHz. Esta é apenas uma das questões de compatibilidade que deve ser levada em conta. Outra questão importante é a voltagem interna do processador. Nas placas de CPU para Celeron, Pentium II e superiores, Athlon e Duron, não existe problema de voltagem. O próprio processador informa à placa a voltagem necessária. Os reguladores de tensão da placa geram automaticamente a voltagem própria para o processador instalado. Por outro lado, as placas com Socket 7 e Super 7 precisam que a voltagem do processador seja definida através de jumpers ou do CMOS Setup. Placas antigas podem não suportar processadores novos pelo fato de não serem capazes de gerar as voltagens necessárias. Medidas das placas Apresentamos na figura 3 uma placa de CPU padrão ATX. Esta placa possui um Socket 370 e destina-se a processadores Pentium III FC-PGA e Celeron PPGA e FC-PGA. Apesar de ser apenas um exemplo, as características discutidas aqui são válidas para outros modelos de placas. *** 75% *** Figura 10.3 Placa de CPU ATX para Pentium III. A figura 4 mostra uma placa de CPU ATX para processadores Athlon e Duron, com Socket A. Comparando as figuras 3 e 4, constatamos que existem pouquíssimas diferenças. É difícil descobrir à primeira vista, a diferença entre uma placa para Pentium III/Celeron e uma para Athlon/Duron. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-5 *** 75% *** Figura 10.4 Uma placa de CPU ATX para Athlon A figura 4 mostra vários componentes importantes da placa de CPU, dos quais muitos deles serão apresentados em detalhes neste capítulo: 2 – Chipset 3 – Soquete para o processador 10-6 Hardware Total 4 – Soquetes para as memórias 5 – Conector para a fonte de alimentação 6 – Chaves de configuração 7 – Interface IDE 8 – Interface para drives de disquetes 9 – Interface IDE 11 – BIOS 15 – Super I/O 16 – Chipset 18 – Slot AMR 19 – Slots PCI 22 – Slot AGP 23 – Conectores de áudio 26 – Conector da porta paralela 28 – Conectores USB 29 – Conectores para teclado e mouse Figura 10.5 Placa de CPU AT. A figura 5 mostra uma típica placa de CPU tamanho Baby AT. A largura dessas placas é padronizada, em 21,5 cm (8 ½”), mas o comprimento pode ser maior ou menor. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-7 Figura 10.6 Placa de CPU Micro ATX. A placa mostrada na figura 6 segue o padrão Micro ATX. Sua largura pode ser no máximo 9,6” (22,9 cm), porém muitos fabricantes as produzem com largura de 8,5”(21,6 cm), a mesma do padrão Baby AT. Já a figura 7 mostra uma placa tipo Flex ATX. Sua largura padrão é de 9” (22,9 cm). Observe que todas essas placas possuem componentes bastante semelhantes, e que a diferença principal está nos formatos. 10-8 Hardware Total Figura 10.7 Placa de CPU Flex ATX. A tabela que se segue mostra as dimensões dos vários padrões de placas. Normalmente os fabricantes seguem com exatidão as larguras especificadas pelo padrão adotado, mas o comprimento pode variar bastante, já que cada padrão especifica apenas o comprimento máximo. Quanto à largura, apesar de quase serpre ser seguida com exatidão, alguns casos podem utilizar medidas um pouco menores. Formato Full AT Baby AT Full ATX Mini-ATX Micro ATX Flex ATX Largura máxima 12” (305 mm) 8,5” (216 mm) 12” (305 mm) 11,2” (288 mm) 9,6” (244 mm) 9” (229 mm) Comprimento máximo 13” (330 mm) 13” (330 mm) 9,6” (244 mm) 8,2” (208 mm) 9,6”(244 mm) 7,5” (191 mm) Esta tabela apresenta ainda dois tamanhos bastante raros. O “Full AT” foi utilizado durante os anos 80. Eram placas bastante grandes, pois necessitavam de muitos componentes, já que a tecnologia da época não permitia a construção de chips VLSI como os atuais. A partir de 1990, aproximadamente, caiu em desuso, passando a ser usado no seu lugar o padrão AT ou Baby AT, com largura fixa em 8,5”, mas cujo comprimento poderia ser maior ou menor, de acordo com a complexidade da placa. O outro tamanho bastante raro citado na tabela é o Mini-ATX, um pouco menor que o ATX (ou Full ATX). Como a diferença é muito pequena, os fabricantes que desejavam produzir placas menores preferiam optar pela Capítulo 10 – Placas de CPU 10-9 padrão Micro ATX. O Flex ATX é ainda um pouco raro, e resulta em placas menores que as do padrão Micro ATX, mas está aos poucos sendo adotado por muitos fabricantes. Figura 10.8 Dimensões das placas ATX, Micro ATX e Flex ATX. As medidas são dadas em polegadas e em milímetros. A figura 8 mostra as medidas das placas ATX, Micro ATX e Flex ATX. Todas as medidas são dadas em polegadas e em milímetros. Por exemplo, 12.000 polegadas é indicado como [304,8 mm]. Note ainda que os furos dos gabientes (representados por A, B, C, etc.) são coincidentes para os vários modelos. Por exemplo, os furos B, C e F de placas Flex ATX também são encontrados em placas Micro ATX e ATX. Os furos A, G e K são usados apenas em placas ATX. O furo R é usado nas placas ATX e Micro ATX, mas não nas placas Flex ATX. A compatibilidade de furos torna possível a instalação de placas menores em gabinetes maiores. Por exemplo, uma placa Micro ATX pode ser instalada em um gabinete ATX tamanho grande, e assim por diante. Alguns desses furos têm correspondênciaa com os padrões AT e Baby AT, portanto até mesmo as placas desses padrões podem ser instaladas em gabientes que seguem o padrão ATX e suas variantes. Os componentes das placas de CPU Não importa o formato de uma placa de CPU, seus componentes são bastante semelhantes. A maioria dos componentes encontrados em uma placa ATX, por exemplo, são também encontrados em placas Flex ATX, e até nas antigas placas AT. Mostraremos agora esses componentes com maiores detalhes. Apenas para ilustrar as semelhanças, mostraremos como exemplo uma placa padrão AT (figura 9) e outra padrão ATX (figura 10). Podemos notar realmente muitas semelhanças. 10-10 Hardware Total A figura 9 mostra uma placa de CPU com o Socket 7, própria para processadores Pentium, Pentium MMX, Cyrix 6x86, 6x86MX, M II, WinChip, AMD K5, AMD K6, K6-2 e K6-III. Lembre-se que nem todas as placas para Socket 7 suportam todos esses processadores, apesar de todos serem bastante semelhantes. Note ainda que o Socket 7 não é uma exclusividade do padrão AT. Existem placas ATX (e Micro ATX) com Socket 7, e também placas com Socket 370 e Slot 1 no padrão AT, apesar de serem mais raras. Figura 10.9 Exemplo de placa de CPU padrão AT, para processadores que usam o Socket 7. A figura 10 mostra uma placa de CPU ATX um pouco mais antiga (1998), com Slot 1 para processadores Pentium II/Celeron. Note que existem muitas semelhanças com as outras placas ATX mostradas aqui, e até com outros modelos mais novos, comercializados até 2001 e 2002. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-11 *** 75% *** Figura 10.10 Placa de CPU com Slot 1, padrão ATX. Passaremos agora a apresentar diversos componentes e itens das placas de CPU. Furos para fixação As placas de CPU possuem diversos furos para sua fixação ao gabinete. Esta fixação pode ser feita através de parafusos metálicos, ou então por espaçadores plásticos. Tanto os parafusos como os espaçadores são fornecidos junto com o gabinete. Normalmente os gabinetes AT são acompanhados de parafusos de fixação e de espaçadores plásticos, mas os modelos ATX, Micro ATX e Flex ATX em geral utilizam apenas parafusos metálicos para fixar a placa de CPU. Figura 10.11 Um doa vários furos para fixar a placa de CPU ao gabinete. Conector do teclado 10-12 Hardware Total Este conector fica localizado na parte traseira da placa de CPU, sendo acessado pela parte traseira do gabinete. Nas placas de CPU padrão AT, o conector para o teclado é do tipo DIN de 5 pinos, o mesmo usado nos PCs antigos, desde os anos 80 (figura 12). O teclado, por sua vez, também possui um conector DIN 5 do tipo macho, como o mostrado na figura 13. *** 35% *** Figura 10.12 Conector de teclado padrão DIN de 5 pinos fêmea, na placa de CPU. *** 35% *** Figura 10.13 Conector padrão DIN de 5 pinos, macho, no teclado Até aproximadamente 1998, praticamente todos os teclados para PC, bem como os respectivos conectores nas placas de CPU, eram do tipo DIN de 5 pinos, como mostrados nas figuras 12 e 13. As placas de CPU ATX, Micro ATX e Flex ATX aboliram totalmente os conectores DIN, e passaram a utilizar um tipo de conector menor, conhecido como “PS/2” (figura 14). Passaram a ser fabricados teclados com este tipo de conector. São na verdade conectores DIN de 6 pinos, também conhecidos como “mini DIN”. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-13 Figura 10.14 Conector de teclado padrão PS/2, em uma placa de CPU ATX. Um teclado com conector PS/2 pode ser conectado em uma placa de CPU com conector DIN, bastando utilizar um adaptador apresentado na figura 15. Atualmente a maioria dos fabricantes de teclados adoraram o formato PS/2. Alguns aboliram totalmente o padrão DIN, portanto seus teclados necessitam de adaptadores para serem ligados em placas de CPU padrão AT. Figura 10.15 Um conector de teclado padrão PS/2 e adaptador para DIN. A figura 16 mostra as pinagens dos conectores DIN de 5 pinos e DIN de 6 pinos. Como vemos, apesar dos tamanhos diferentes, ambos utilizam 4 linhas: Terra e VCC (+5 volts), para enviar alimentação ao teclado Dados transmitidos entre o teclado e o computador Um sinal de clock para fazer o sincronismo desses dados 10-14 Hardware Total Figura 10.16 Pinagem dos conectores DIN de 5 pinos e DIN de 6 pinos (PS/2). Portanto os teclados padrão DIN 5 e DIN 6 (ou por similicidade, DIN e PS/2) possuem exatamente a mesma forma de comunicação com o computador, sendo a única diferença, o formato do conector utilizado. Por isso é possível ligar qualquer teclado em qualquer computador, mesmo que utilizem conectores diferentes, utilizando um adaptador apropriado. Conector da fonte de alimentação Este conector pode ser encontrado em duas versões: AT e ATX (as versões Mini, Micro e Flex ATX usam conectores iguais aos do ATX). O conector de fonte padrão AT é o mostrado na figura 17. Possui as seguintes tensões: +5 Volts - 5 Volts +12 Volts - 12 Volts Figura 10.17 Conector para a fonte de alimentação padrão AT. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-15 Na fonte de alimentação existem dois conectores que fornecem essas voltagens. Esses conectores e essas voltagens são indicadas na figura 18. Figura 10.18 Pinagem dos conectores de uma fonte AT. Os dois conectores que partem da fonte de alimentação são chamados de P8 e P9. Esses nomes ainda são usados por razões históricas. São os nomes dos conectores que eram usados no IBM PC, há mais de 20 anos. O conector P8 tem os pinos de 1 a 6, e o P9 tem os pinos de 7 a 12. Os fios que ligam esses conectores à fonte de alimentação costumam seguir uma padronização de cores, como indica a tabela abaixo, mas alguns fabricantes podem simplesmente usar cores diferentes, apesar das tensões serem mantidas no padrão. Note na tabela abaixo que além das tensões de alimentação, existe uma linha especial chamada Power Good. Trata-se de uma tensão de +5 Volts que é ligada depois que a fonte está totalmente estabilizada, o que ocorre um ou dois segundos depois que o computador é ligado. Esta linha é usada para gerar o sinal de Power on Reset, ou seja, que provoca o Reset automático assim que o PC é ligado. Pino 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cor Laranja Vermelho Amarelo Azul Preto Preto Preto Preto Branco Vermelho Vermelho Vermelho Tensão Power Good (+5V) +5V +12V -12V GND GND GND GND -5V +5V +5V +5V 10-16 Hardware Total É preciso muita atenção ao ligar os dois conectores P8 e P9 de uma fonte de alimentação padrão AT na placa de CPU. Os conectores devem ser alinhados de modo que os 4 fios pretos fiquem juntos. Também é preciso checar se todos os pinos ficaram corretamente encaixados, e não deslocados lateralmente. Se esta conexão for feita de forma errada, a placa de CPU será queimada assim que o computador for ligado! *** 75% *** Figura 10.19 Ligando corretamente uma fonte AT. As fontes de alimentação padrão ATX, bem como as placas de CPU ATX (o mesmo é válido para as variantes do ATX), utilizam um conector de alimentação completamente diferente. Trata-se de um conector único, de 20 vias, mostrado na figura 20. Observe que existem algumas placas de CPU com formato AT, mas que podem ser instaladas em gabinetes ATX. Para isto, essas placas possuem dois conectores de alimentação. Não existe perigo de ligação errada (fonte AT em conector ATX, e vice-versa), pois os conectores são completamente diferentes. Observe na figura 20 que além da presença de uma guia plástica na parte lateral, os seus furos possuem formatos diferentes, sendo alguns quadrados e outros pentagonais. Isto evita que o conector da fonte seja ligado de forma invertida. Figura 10.20 Conector para fonte de alimentação em uma placa padrão ATX. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-17 A figura 21 mostra as tensões existentes nos pinos dos conectores de fontes ATX. Note que o conector da esquerda é o existente na placa de CPU (como o da figura 20), e o conector indicado à direita tem os mesmos pinos, porém é o conector existente na fonte. Figura 10.21 Conector da fonte ATX – na placa de CPU e na fonte de alimentação. Além das tensões de +5, +12, -5, -12 e +3,3 volts e GND (terra), temos os seguintes pinos: +5V Standby – Fornece uma alimentação de 5 volts para alimentar os circuitos que precisam ficar ativos quando o computador está em estado de espera. A memória, o processador, o chipset e vários outros circuitos alimentam-se por esta linha durante o estado de espera, porém com um consumo de corrente bastante reduzido, já que esses circuitos paralisam suas atividades. Power Good – Tem o mesmo propósito do sinal Power Good já explicado para as fontes AT. Power Supply On – Este sinal é enviado da placa de CPU para a fonte, provocando o seu ligamento e desligamento. É comandado a partir do botão Power Switch existente na parte frontal de um gabinete ATX. 3,3 V sense (pino 11) – Nem todas as fontes de alimentação possuem este sinal. A maioria delas tem no pino 11, um único fio laranja que envia a tensão de +3,3 volts para a placa de CPU. A especificação ATX deixa como opção do fabricante da fonte, ligar também neste pino 11, um segundo fio que é usado como sensor da tensão de +3,3 volts. Quando a corrente consumida pela fonte de +3,3 volts é elevada, pode ocorrer queda de tensão interna na fonte e nos próprios fios que ligam a fonte à placa de CPU. Quando a fonte possui neste pino 11 a entrada +3,3 V sense, a tensão é monitorada pela fonte. A fonto irá aumentar automaticamente a tensão da fonte de +3,3 volts para compensar esta queda. Por exemplo, se ao gerar +3,3 10-18 Hardware Total volts, a tensão medida pelo pino 11 for de +3,1 volts, a fonte aumentará sua tensão para +3,5 volts, de modo que após descontada a queda de tensão nos fios que a ligam à placa, sobrarão os +3,3 volts exigidos pelo padrão ATX. A maioria das fontes não possui este recurso, e podem apresentar eventuais quedas na linha de +3,3 volts. É fácil reconhecer quando uma fonte tem o sinal +3,3 V sense. Basta verificar se no pino 11 do conector existe apenas um fio laranja ou dois fios, um laranja e um marrom. O fio marrom é o +3,3 sense. Figura 10.22 Tensões e cores dos fios de uma fonte ATX. Existe uma novo tipo de fonte ATX, chamado ATX12V. A principal diferença é a presença de um conector de alimentação adicional com +12 volts e capaz de fornecer alta corrente. O uso deste conector é uma tendência nas placas de CPU modernas. Até agora, as tensões necessárias aos processadores modernos (em geral inferiores a 2 volts) eram geradas a partir das tensões de +3,3 volts e +5 volts, disponíveis no conector padrão ATX. Esta geração de voltagem é feita a partir de conversores DC/DC, que são circuitos que geram uma tensão contínua, a partir de uma outra tensão contínua de valor diferente. Ocorre que os conversores DC/DC com entrada de +12 volts são mais eficientes que aqueles que usam entradas de +3,3V e +5V. A partir de +12 volts é possível operar com maior rendimento e menor aquecimento. Fontes ATX12V possuem ainda um conector adicional com as voltagens de +3.3V e +5V, fornecendo assim maior corrente para essas voltagens. Todas as fontes ATX12V possuem este conector auxiliar, mas existem fontes ATX não “ATX12V” que também possuem este conector auxiliar. Esses conectores são mostrados na figura 23. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-19 Figura 10.23 Conectores adicionais de uma fonte ATX12V. Muitas placas de CPU para Pentium 4 e outras para processadores que exigem muita corrente possuem os três tipos de conexões para fontes ATX12V, como mostra a figura 24. Figura 10.24 Os três conectores de alimentação de uma placa de CPU que exige fonte ATX12V. Conectores para o painel do gabinete Todos os gabinetes possuem um painel frontal, com diversas chaves e LEDs. Podemos citar, por exemplo, o botão RESET, o LED que indica o acesso ao disco rígido, o LED que indica que o computador está ligado (Power LED), etc. Na parte traseira deste painel, no interior do gabinete, estão ligados diversos fios, nas extremidades dos quais existem conectores que devem ser ligados na placa de CPU, em locais apropriados. Portanto, todas as placas de CPU possuem conexões para o painel do gabinete, como as que vemos na figura 25. 10-20 Hardware Total Figura 10.25 Conectores para o painel do gabinete. Existem diferenças sutis entre essas conexões, quando confrontamos placas de CPU novas e placas de CPU antigas. Por exemplo, nas antigas existia uma entrada Turbo, que servia para controlar a velocidade do processador (alta e baixa). Hoje em dia todos operam na velocidade mais alta. Existia ainda uma conexão chamada Keylock, que servia para trancar o teclado, usando uma chave. Esta conexão também caiu em desuso porque perdeu a sua finalidade de impedir o uso do computador quando o teclado está trancado – já que podemos utilizar o mouse para executar a maioria dos comandos. Encontramos ainda diferenças entre as conexões de placas AT e de placas ATX. Nas placas ATX, por exemplo, existe uma conexão chamada Power Switch, para um botão no gabinete que serve para ligar e desligar, e ainda para colocar o computador em estados de baixo consumo de energia. As placas AT não possuem esta conexão. Para ligar e desligar o computador, usamos um interruptor, também localizado na parte frontal do gabinete, porém ligado diretamente na fonte de alimentação. Encontramos no manual da placa de CPU, um diagrama com as instruções para as conexões neste painel frontal, como as que vemos na figura 26. Figura 10.26 Instruções para as conexões da placa de CPU no painel frontal de um gabinete ATX. São encontradas no manual da placa de CPU. Soquete para o processador Capítulo 10 – Placas de CPU 10-21 Podemos encontrar nas placas de CPU, dois tipos de soquete, dependendo do encapsulamento do processador: a) Soquetes ZIF – Este tipo é o mais comum. Era utilizado desde os tempos do 486 e foi também adotado pelo Pentium e seus sucessores que utilizavam os chamados Socket 7 e Super 7. Os formatos de cartucho (Slot 1 e Slot A) caíram logo em desuso e voltaram a utilizar o soquete ZIF. Foram substituídos respectivamente pelo Soquete 370 (Pentium III e Celeron) e Socket A (Athlon e Duron). O Pentium 4 também utiliza um soquete, chamado “Socket 432”. Figura 10.27 Soquete ZIF. Os soquetes ZIF possuem uma alavanca lateral que deve ser levantada para permitir a colocação do processador. Uma vez posicionado, abaixamos a alavanca, e o processador ficará firmemente preso no soquete. Dependendo do processador, um ou dois cantos do soquete possuem uma configuração de furos diferente das dos outros cantos. Isto impede que o processador seja encaixado de forma errada. b) Slots – Usados para processadores em forma de cartucho. O Slot 1 era usado pelo Pentium II, bem como pelas versões antigas do Pentium III e Celeron. O Slot A é muito parecido, e era usado pelas versões antigas do Athlon. O Slot 2 (que passou posteriormente a ser chamado de SC330) destina-se a processadores Pentium II Xeon e Pentium III Xeon. 10-22 Hardware Total Figura 10.28 Exemplo de slot para processadores com formato de cartucho. Em geral as placas de CPU que usam conectores tipo slot são acompanhadas de peças adicionais para ajudar na sustentação e fixação do processador. A tabela abaixo mostra os diversos soquetes e slots encontrados em placas de CPU e os processadores suportados. Soquete do processador PAC418 Socket Socket 423 e Socket 478 Socket 370 Slot 1 (SC242) Slot 2 (SC330) Socket A (Socket 462) Slot A Socket 603 Super 7 Socket 8 Socket 7 Socket 6 Socket 5 Socket 4 Socket 3 Socket 2 Socket 1 Processadores suportados Itanium Pentium 4 Pentium III FC-PGA e Celeron PPGA/FC-PGA, Via C3. Pentium II, Pentium III e Celeron SEC Pentium II Xeon e Pentium III Xeon AMD Duron, Athlon PGA ou Athlon MP AMD Athlon SEC Intel Xeon AMD K6, K6-2, K6-III, Cyrix M-II, Pentium, Pentium MMX, voltagem programada por jumpers. Pentium Pro Pentium, Pentium MMX e compatíveis, com barramento de 66 MHz, 3,3/2,8 volts 486DX4, 3 volts Pentium, 3,3 volts Pentium-60 e Pentium-66, 5 volts 486SX, DX, DX2, DX4, 3 e 5 volts 486SX, DX, DX2, 5 volts 486SX, DX, 5 volts Como regra geral, processadores mais sofisticados tendem a apresentar soquetes ou slots com maior número de pinos. Soquetes para as memórias Aqui existirão pequenas diferenças, dependendo das memórias utilizadas: Capítulo 10 – Placas de CPU 10-23 1) Soquetes SIMM/72 – Usado para memórias SIMM/72, tipos FPM e EDO. Essas memórias caíram em desuso recentemente. Tais soquetes são encontradas em placas de CPU para Socket 7 antigas. Placas para Socket 7 de fabricação mais recente possuem apenas módulos para memórias DIMM/168, e algumas menos recentes possuem ambos os tipos de soquete: SIMM/72 e DIMM/168. Figura 10.29 Soquetes para módulos de memória SIMM/72 e DIMM/168. 2) Soquetes DIMM/168 A maioria das placas de CPU produzidas entre 1998 e 2001 utiliza memórias SDRAM com encapsulamento DIMM/168. São placas para processadores Pentium II, Pentium III, Celeron, Athlon e Duron, entre outros. Apenas as primeiras placas lançadas em 1977 para Pentium II, equipadas com o chipset i440FX (próprio para o Pentium Pro, e aproveitado para o Pentium II), suportavam memórias EDO DRAM e FPM DRAM, em geral com encapsulamento SIMM de 72 vias. Figura 10.30 Soquetes para memórias SDRAM com encapsulamento DIMM/168 3) DIMM/184 10-24 Hardware Total A partir de meados do ano 2001 começaram a se tornar comuns as placas de CPU com suporte a memórias DDR (Double Data Rate) SDRAM. Esses módulos de memória usam o encapsulamento DIMM/184, que é bem parecido com o DIMM/168 usado pela memórias SDRAM. A principal diferença é que o conector do módulo DIMM/184 tem apenas um chanfro, ao invés de 2, como ocorre com os módulos DIMM/168. A figura 31 mostra esses dois tipos de módulos, e os soquetes DIMM/184 de uma placa de CPU moderna. Figura 10.31 Soquetes para memórias DDR SDRAM. 4) RIMM As primeiras placas de CPU para Pentium 4 e Xeon utilizavam exclusivamente memórias RDRAM (Rambus DRAM), que apresentam o encapsulamento RIMM. A figura 32 mostra este tipo de módulo e o seu soquete na placa de CPU. Fisicamente este soquete é bastante parecido com os soquetes DIMM/168. Também possuem dois chanfros, porém em posições diferentes, e seus pinos são mais juntos, ou seja, com espaçamento menor. Figura 10.32 Um módulo RIMM e o seu soquete na placa de CPU. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-25 Todos os soquetes para módulos de memória possuem travas laterais. Elas servem para prender os módulos quando encaixados, e também para servirem como alavancas para a remoção do módulo. 5) SIMM/30 e SIPP/30 Existem ainda módulos SIMM (Single In-line Memory Module) e SIPP (Single In-line pin package), encontrados em placas de CPU antigas, produzidas antes de 1995 (286, 386 e 486). Apresentaremos esses módulos mais adiante neste capítulo, quando tratarmos de placas de CPU antigas. Memória cache secundária A cache secundária (ou cache L2) serve para acelerar o desempenho do processador durante os seus acessos à memória. Se não fosse pela cache secundária, os processadores ficariam bastante lentos, podendo perder até 50% do seu desempenho. Todos os processadores modernos possuem no seu interior, a cache secundária, além da cache primária (ou cache L1). Entretanto os processadores mais antigos (especificamente os que usam o Socket 7) não possuem esta cache secundária embutida, portanto as suas placas de CPU possuem esta cache, formada por chips de memória SRAM (RAM estática). Neste caso, a cache L2 ou cache secundária, também é chamada de cache externa. Figura 10.33 Cache externa formada por dois chips SRAM. Placas de CPU para processadores Pentium II, Pentium III, Celeron, Pentium 4, Athlon e Duron e demais modelos modernos, não possuem cache externa, já que esses processadores possuem cache L2 embutida. Um caso singular é o AMD K6-III. Este processador possui no seu interior, caches L1 e L2, mas pode ser instalado em placas de CPU para Super 7 com cache externa. Neste caso, esta cache externa funciona como terciária (L3). 10-26 Hardware Total A cache externa mostrada na figura 33 é formada por dois chips, cada um com 256 kB, soldados diretamente na placa de CPU, totalizando 512 kB. Já na figura 34, vemos um tipo de cache formado por um módulo, que fica encaixado em um soquete da placa de CPU. Este módulo é chamado de COAST (Cache on a stick). Entre 1995 e 1996, módulos COAST eram bastante comuns em placas de CPU para processadores Pentium e similares, mas a partir de 1997, passou a ser mais comum encontrar a cache externa soldada diretamente na placa de CPU. Figura 10.34 Cache externa, na forma de um módulo COAST. Chipset Além do processador e das memórias, existem outros circuitos que desempenham papéis muito importantes no funcionamento de uma placa de CPU. Sem dúvida o próximo circuito na escala de importância é um grupo de chips que chamamos de CHIPSET. Esses chips pertencem a uma classe especial chamada VLSI (Very Large Scale of Integration, ou Integração em Escala Muito Alta). No seu interior existem algumas centenas de milhares de transistores. Figura 10.35 Um dos componentes de um chipset. Na ocasião da compra de uma placa de CPU, é muito importante escolher o chipset adequado. Chipsets Intel e Via são atualmente os melhores. Outro Capítulo 10 – Placas de CPU 10-27 fabricante com boa atuação no mercado é a ALI (Acer Laboratories Inc.). Os chipsets produzidos pela SiS são em geral encontrados em placas de CPU mais baratas, e seu desempenho em geral é inferior. É claro que isso pode mudar de figura com o passar do tempo. A OPTi, por exemplo, já foi um grande fabricante de chipsets para placas de CPU, mas hoje não atua mais neste mercado. E para que serve o chipset? Seus vários circuitos realizam uma série de funções, entre as quais:        Interfaces IDE Controle da memória DRAM Controle da memória cache externa Controle dos barramentos ISA, PCI e AGP Timer Controladores de DMA e de interrupções Interfaces USB O chipset está também relacionado com o clock externo do processador e das memórias. Por exemplo, o chipset i440BX (Pentium II/III/Celeron) opera com barramento externo de 100 MHz, portanto não permite tirar proveito do barramento de 133 MHz das versões mais recentes do Pentium III. Muitos chipsets possuem ainda circuitos de som e vídeo, dispensando o uso da placa de som e da placa de vídeo, e assim possibilitando a produção de PCs mais baratos. O som onboard é em geral satisfatório, mas o vídeo onboard muitas vezes é lento e ainda atrapalha o desempenho do processador. 10-28 Hardware Total *** 75% *** Figura 10.36 Conexões de um típico chipset. A maioria dos chipsets é formada por dois chips principais, conhecidos como Ponte Norte (North Bridge) e Ponte Sul (South Bridge). A figura 36 mostra a relação entre esses chips e os demais componentes da placa de CPU. O North Bridge (no nosso exemplo é o chip AMD-761 System Controller) é ligado diretamente ao processador. A partir dele é feito o acesso às memórias (no nosso exemplo o chipset suporta memórias DDR) e ao barramento AGP (no nosso exemplo é um AGP 4x). Este chip também faz a geração dos sinais e todo o controle do barramento PCI. Neste barramento são ligados os slots da placa de CPU, nos quais são ligadas as placas de expansão. O segundo chip é o South Bridge, que no nosso exemplo é o AMD-766. Neste chip ficam localizadas as interfaces IDE e USB. Em geral este chip faz a comunicação com o North Bridge através do barramento PCI, ou seja, ele também é um dispositivo PCI, porém interno à placa de CPU. O South Brige também é o responsável pela geração dos sinais do barramento ISA (nos casos de placas de CPU que possuem esses slots). O barramento ISA está obsoleto e as placas modernas já não os usam mais, porém certos dispositivos continuam sendo acessados por um barramento de baixa velocidade, similar ao ISA, ou então pelo barramento LPC (Low Pin Count), criado pela Intel especificamente para este tipo de conexão. Nele ficam ligados o BIOS da placa de CPU e um chip geralmente conhecido como Super I/O. Neste chip ficam as interfaces de mouse e teclado, interfaces seriais e paralelas, e ainda a interface para drives de disquete. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-29 Figura 10.37 Localização dos componentes em uma típica placa de CPU ATX. A figura 37 mostra a disposição dos componentes em uma típica placa de CPU ATX (o mesmo é válido para outros tipos de placas). A Ponte Norte fica localizada próxima ao processador, as memórias e o slot AGP. A Ponte Sul fica em geral localizada próxima aos slots PCI. Obviamente encontramos pequenas variações nessas posições, mas de um modo geral os layouts são bem parecidos com este padrão. A placa da figura 38, por exemplo, tem praticamente o mesmo layout do padrão mostrado na figura 37. Nela podemos visualizar de imediato os dois componentes do chipset: Ponte Norte e Ponte Sul. Figura 10.38 Os integrates do chipset indicados em uma placa de CPU: (N) – Ponte Norte (S) – Ponte Sul Chips LSI, MSI e SSI Os chipset é composto de chips VLSI (Very Large Scale of Integration, ou Integração em Escala Muito Alta). Além dele, encontramos ainda chips SSI, MSI e LSI (Integração em escala baixa, média e alta). A diferença está na 10-30 Hardware Total complexidade de seus circuitos, traduzidas no número de transistores em seu interior. A figura 39 mostra os sempre presentes chips SSI, executando funções simples, como a amplificação de corrente nas interfaces ou nos barramentos. Figura 10.39 Chips SSI. Chips MSI (figura 40) são um pouco mais sofisticados, executando funções iguais ou um pouco mais complexas que as dos chips SSI. Por exemplo, a geração dos clocks para o processador e para os barramentos. Figura 10.40 Chips MSI Os chips LSI (figura 41) já executam funções ainda mais complexas. Alguns possuem em seu interior, as interfaces seriais, interfaces para drives de disquetes, interface paralela, entre outros circuitos vitais. Um exemplo típico é o chip conhecido como Super I/O. Nele encontramos as interfaces seriais e paralelas, além das interfaces para mouse, teclado e drives de disquetes. Alguns chipsets possuem todas essas interfaces embutidas na Ponte Sul, mas na maioria das vezes, o chipset precisa ser complementado por este terceiro integrante. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-31 Figura 10.41 Chip LSI. Super I/O Depois do processador, das memórias e do chipset, o Super I/O é o próximo chip na escala de importância. Trata-se de um chip LSI, encontrado em praticamente todas as placas de CPU. Note entretanto que existem alguns chipsets nos quais a Ponte Sul já tem um Super I/O embutido. O chip mostrado na figura 41 é um exemplo de Super I/O, produzido pela Winbond. Podemos entretanto encontrar chips Super I/O de vários outros fabricantes, como ALI, C&T, ITE, LG, SiS, SMSC e UMC. Os chips Super I/O mais simples possuem pelo menos:     Duas interfaces seriais Interface paralela Interface para drive de disquetes Interface para mouse e teclado *** 35% *** Figura 10.42 Diagrama de um chip Super I/O bastante completo. 10-32 Hardware Total Outros modelos são bem mais sofisticados, com vários outros recursos. A figura 42 mostra o diagrama de blocos do chip PC87366, fabricado pela National Semiconductor. Além das interfaces básicas, este chip tem ainda recursos para monitoração de hardware (temperaturas e voltagens), controle de Wake Up (para o computador ser ligado automaticamente de acordo com eventos externos), Watchdog (usado para detectar travamentos), controle e monitorador de velocidade dos ventiladores da placa de CPU, interface MIDI, interface para joystick e portas genéricas de uso geral. Podemos ainda encontrar modelos dotados de RTC (relógio de tempo real) e RAM de configuração (CMOS). Note pelo diagrama da figura 42 que todas as seções deste chip são interfaces independentes, conectadas a um barramento interno. Externamente, este chip é ligado ao barramento ISA ou LPC (depende do chip), diretamente na Ponte Sul. Bateria Todas as placas de CPU possuem uma bateria, em geral de lítio, em forma de moeda, que serve para manter em funcionamento o relógio permanente, e também os dados de configuração de hardware existentes no chip CMOS. As baterias de lítio duram em média dois anos, e depois disso precisam ser substituídas. Felizmente esta substituição é simples, bem como a sua aquisição. Trata-se de uma bateria comum, do mesmo tipo usado em relógios. A maioria dos fabricantes produz esta bateria com o código CR2032. A tensão das baterias desta classe é 3 volts. Figura 10.43 Bateria que alimenta o chip CMOS (Lítio, 3 volts). Há poucos anos atrás, a maioria das placas de CPU usava baterias recarregáveis, de Níquel-Cádmio. Desta forma, não necessitavam, pelo menos a princípio, de substituição. Sempre que o computador é ligado, a bateria recebe carga, e passa a fornecer corrente apenas quando o computador está desligado. Aos poucos, as baterias não recarregáveis, como a mostrada na figura 43, passaram a ser cada vez mais utilizadas, e hoje em Capítulo 10 – Placas de CPU 10-33 dia as baterias recarregáveis (possuem formato cilíndrico, e em geral na cor azul) praticamente não são mais usadas em placas de CPU. Figura 10.44 Bateria de níquel-cádmio. A figura 44 mostra uma bateria de níquel-cádmio, recarregável, encontrada nas placas de CPU produzidas há alguns anos atrás. Essas baterias foram aos poucos caindo em desuso. Uma das tarefas que provavelmente qualquer técnico já cumpriu ou irá cumprir, é fazer a substituição deste tipo de bateria em placas de CPU antigas. Depois de alguns anos a bateria começa a apresentar problemas, e em alguns casos pode vazar, danificando componentes da placa de CPU. É fácil encontrar este tipo de bateria no comércio, em lojas especializadas em peças de reposição para PCs. Figura 10.45 Módulo CMOS / NVRAM. A figura 45 mostra um outro tipo de “bateria” bastante raro. As baterias mostradas nas figuras 43 e 44 alimentam o chip “CMOS”, que é uma memória de pequena capacidade usada para armazenar informações sobre a configuração de hardware da placa de CPU, acrescida de um relógio permamente que opera mesmo quando o computador está desligado (RTC = 10-34 Hardware Total Real Time Clock). Podemos entretanto encontrar dispositivos como o da figura 45. São combinações de chip CMOS e bateria de lítio. A memória acrescida de bateria em um único encapsulamento recebe o nome de NVRAM (RAM não volátil). Esta bateria embutida tem duração de 5 a 10 anos. Quando termina a carga desta bateria, temos um problema sério. No comércio não encontramos módulos NVRAM/RTC novos. Os existentes em placas antigas (“sucata”) também estão com suas baterias descarregadas, o que inviabiliza a troca. Finalmente para piorar as coisas, esses módulos são normalmente soldados na placa de CPU, o que dificulta a sua substituição. CMOS Este chip fica em funcionamento permanente, mesmo com o computador desligado, graças à bateria que o alimenta. Em seu interior existe um relógio eletrônico, que passa o tempo todo contando horas, minutos, segundos, dias, meses e anos. Existe ainda uma pequena área de memória RAM (no mínimo 64 bytes), onde estão armazenadas informações relativas à configuração de hardware do computador. Depois que terminamos de montar um PC, é preciso programar os dados no chip CMOS, através do programa chamado CMOS Setup. Figura 10.46 Chip CMOS. Fisicamente, o chip CMOS pode estar implementado de diversas formas, Na figura 46, vemos um exemplo de chip CMOS, com tamanho particularmente grande. Na maioria dos casos, este chip tem um tamanho bem menor. Na maioria das placas de CPU atuais, o CMOS não é na verdade um chip isolado, e sim, uma parte do chipset. Os chips CMOS de placas de CPU antigas, tanto os isolados quanto os embutidos em chips Super I/O ou Ponte Sul, podem apresentar um sério problema: incompatibilidade com o ano 2000. Modelos antigos podem ser incapazes de contar datas superiores a 31 de dezembro de 1999 (o velho bug Capítulo 10 – Placas de CPU 10-35 do ano 2000). Por isso pode não valer a pena recuperar placas de CPU antigas que sejam incompatíveis com a virada do ano 2000. Figura 10.47 Diagrama de um chip RTC CMOS. A figura 47 mostra o diagrama de blocos de um chip CMOS. O bloco principal deste chip tem 128 bytes de RAM, mantidas pela bateria. Desses bytes, 14 são usados para armazenar as informações de tempo (clock registers) e controle, e os demais 114 são para uso geral. Nessas posições são armazenadas as opções de configuração do CMOS Setup. Note que os bytes usados para contagem de tempo são também ligados a um oscilador. A base de tempo deste oscilador é gerada a partir de um cristal de 32,768 kHz. Note ainda que o chip tem um módulo de alimentação, ligado à bateria, e sinais para a comunicação com o barramento no qual o chip está ligado (em geral o barramento ISA). São sinais de dados, endereços e controle, com os quais o processador pode ler e alterar as informações do chip. *** 35% *** Figura 10.48 Cristal de 32,768 kHz. A figura 49 mostra o mapa de memória de um chip CMOS. Os bytes de endereços 0 a 9 usam informações de tempo, e os de posições 10 a 13 são registradores de controle. A contagem do tempo é feita nos seguintes endereços: 0: segundos 2: minutos 4: horas 6: dia da semana 10-36 Hardware Total 7: dia do mês 8: mês 9: ano Figura 10.49 Posições de memória dentro de um chip CMOS. As posições 1, 3 e 5 são usadas para armazenar segundos, minutos e hora, programados para um alarme. Quando o tempo se iguala a este horário préprogramado, o chip gera uma interrupção que pode ser tratada pelo BIOS e pelo sistema operacional. Por exemplo, o computador pode ficar desligado e ser programado para ser ligado automaticamente em determinado horário. BIOS O BIOS (Basic Input-Output System) é um programa que fica armazenado em uma memória ROM, na placa de CPU. O BIOS entra em ação assim que o computador é ligado, contando a memória, checando e inicializando vários dispositivos de hardware, e finalmente dando início ao processo de boot. Após o boot, o BIOS continua trabalhando, ajudando o sistema operacional nos acessos ao hardware. Quando é usado o MS-DOS, o BIOS realiza ou ajuda no controle dos drives de disquete, disco rígido, interfaces seriais e paralelas, etc. Depois do carregamento do sistema operacional, o BIOS “descansa” um pouco, já que o S.O. possui suas próprias funções de acesso ao hardware. Mesmo assim, o BIOS ainda realiza algumas tarefas, e também fornece informações para que o sistema operacional possa fazer seus acessos ao hardware (por exemplo, parâmetros do disco rígido, tamanho da memória, etc.). Capítulo 10 – Placas de CPU 10-37 Figura 10.50 BIOS da placa de CPU. A figura 50 mostra a memória ROM que chamamos de BIOS. Na verdade, não estamos sendo muito exatos ao chamarmos esta ROM de BIOS, já que nela existe, além do BIOS, o programa para configuração do chip CMOS (CMOS Setup). Apesar de ser comum chamar este componente simplesmente de BIOS, ele é na verdade uma memória ROM. O BIOS é portanto um programa que fica armazenado nesta ROM, juntamente com o CMOS Setup. O encapsulamento DIP (dual in-line package) cerâmico, mostrado na figura 50, é mais utilizado pelas ROMs do tipo EPROM. Essas ROMs possuem uma janela de vidro, através da qual os dados podem ser apagados através de raios ultra-violeta. Depois de apagadas, podem ser novamente gravadas. Em uso normal esta janela deve permanecer tampada por uma etiqueta. Portanto nunca retire a etiqueta da ROM, ela pode ser apagada por exposição prolongada à luz natural. Em meados dos anos 90, as placas de CPU passaram a ter seus BIOS armazenados em memórias do tipo EEPROM. A diferença é a seguinte: EPROM: Memória ROM programável e apagável por raios ultra-violeta EEPROM: Memória ROM programável e apagável eletricamente A EEPROM tem portanto a vantagem de poder ser reprogramada eletricamente, na própria placa de CPU. Desta forma os fabricantes podiam oferecer atualizações nos seus BIOS, podendo ser programadas pelo próprio usuário. Todas as placas de CPU produzidas a partir de então (para Pentium e superiores) passaram a oferecer este recurso. Mais recentemente os fabricantes passaram a utilizar a Flash ROM, um outro tipo de ROM 10-38 Hardware Total apagável eletricamente. As diferenças entre a Flash ROM e a EEPROM dizem respeito à tecnologia de fabricação, velocidade de gravação e modo de programação. Do ponto de vista do usuário ou mesmo do técnico, não existe diferença no uso e na programação de um BIOS gravado em um chip EEPROM ou Flash ROM, desde que seja utilizado o programa de gravação correto. Hoje em dia, praticamente todas as placas de CPU têm seus BIOS armazenados em Flash ROM, e não mais em EEPROM simples, que caíram em desuso. Podemos ainda encontrar ROMs (com outros encapsulamentos diferentes do DIP. Um encapsulamento relativamente fácil de encontrar é o PLCC (plastic leadless chip carrier), como no exemplo da figura 51. Figura 10.51 Memória ROM com encapsulamento PLCC. Eventualmente pode ser necessário fazer uma atualização de BIOS, ou upgrade de BIOS. Esta operação é necessária quando o fabricante da placa de CPU encontra problemas de compatibilidade em certas configurações, e corrige o erro através de correções no BIOS. Os fabricantes oferecem através dos seus sites na Internet, as versões atualizadas dos BIOS de suas placas de CPU, bem como o programa necessário para comandar a sua gravação. O usuário não deve fazer upgrades de BIOS de forma indiscriminada, pois a operação é perigosa. Em alguns raros casos, a placa de CPU pode simplesmente deixar de funcionar. No capítulo sobre CMOS Setup abordaremos o assunto com mais detalhes. As primeiras EEPROMs e Flash ROMs necessitavam que fosse aplicada uma tensão elevada para que fosse feita a programação. Memórias que operavam com 5 volts, por exemplo, necessitavam de uma tensão de programação (VPP) de 12 volts. Atualmente as Flash ROMs não necessitam mais de uma tensão especial para a programação. Elas operam com uma única tensão (normalmente 3,3 ou 5 volts) e possuem uma entrada digital para ativar a Capítulo 10 – Placas de CPU 10-39 programação. Esses chips possuem no seu interior um circuito gerador de tensão de programação. Eles podem gerar uma tensão de programação elevada (12 volts, por exemplo), a partir de uma tensão baixa de alimentação. Figura 10.52 Diagrama de uma Flash ROM. A figura 52 mostra o diagrama da Flash ROM TMS28F020, produzida pela Texas Instruments. Os sinais mais importantes são A0-A17 (endereços) e DQ0-DQ7 (dados). Com 18 bits de endereços, esta memória armazena 256 kB. As operações de leitura e escrita são feitas por três sinais de controle: W (Write Enable), E (Chip Enable) e G (Read Enable). Para leituras, são ativados os sinais E e G. Para escritas, são ativados os sinais E e W, e além desses, deve ser aplicada a voltagem de programação correta em VPP, que no caso deste chip, é de +12 volts. Chips mais modernos como o MBM29F002, produzido pela Fujitsu, não necessitam de tensão de programação, como vemos na figura 53. Operam com uma única alimentação de +5 volts, e possuem geradores internos (Erase Voltagem Generator e Program Voltage Generator) de voltagem de programação, como mostra o diagrama. 10-40 Hardware Total Figura 10.53 Diagrama de uma Flash ROM que não necessita de voltagem especial para programação. Graças à inclusão de geradores internos da tensão de programação (e apagamento), os projetistas de hardware não precisam mais ter a preocupação de fornecer e controlar uma fonte de tensão externa. A Flash ROM tem uma estrutura mais simples, como mostrada na figura 54. Basta fornecer os endereços (Memory Address), ler ou gravar os dados (DQ7DQ0) e usar os sinais CE (Chip Enable), OE (Output Enable) e WE (Write Enable) para controlar as operações de leitura e escrita. Note que a escrita é feita mediante a ativação dos sinais CE e WE. Figura 10.54 Diagrama de uma Flash ROM moderna. O endereço que chega à Flash ROM (Memory Address) é dividido em duas partes, X e Y. Por exemplo, em um chip com 256 kB, que utiliza 18 bits de endereços, 9 desses bits formam o valor X e os outros 9 formam o valor Y. X e Y serevem para endereçar as linhas e colunas da matriz de células de memória (na figura 54, “EEPROM Cell Array”). O dado obtido é enviado para o bloco indicado como “I/O Buffers and Data Latches”. Este bloco armazena o byte que acaba de ser lido (nas operações de leitura) e o byte que está prestes a ser gravado (nas escritas). Capítulo 10 – Placas de CPU 10-41 Em operação normal o usuário não tem acesso aos sinais CE, WE e OE. Não é possível para um programa comum, fazer a sua ativação, o que provocaria a adulteração ou apagamento do BIOS. Esses sinais são controlados pelo chipset ou pelo Super I/O, e apenas o software que faz a gravação do BIOS “sabe” quais são os comandos a serem enviados para fazer o apagamento. Note alguns vírus de computador, como o Chernobyl, também ativam os chips apropriados para comandar o apagamento do BIOS, o que é muito perigoso para o usuário. É preciso tomar cuidado com este tipo de vírus, já que ele pode realmente deixar o BIOS apagado, inutilizando a placa de CPU. Slots ISA Os slots servem para encaixar placas de expansão, como por exemplo, placas de vídeo, placas de som, placas de interface de rede, placas fax/modem, etc. Os slots ISA (Industry Standard Architecture) estão obsoletos, e já não são mais encontrados nas placas de CPU de fabricação recente. Entretanto você ainda vai encontrá-los em placas de CPU produzidas até 1999, e em várias produzidas e comercializadas no ano 2000. Até em 2001 ainda podemos encontrar alguns modelos de placas com esses slots. Até aproximadamente o final de 1993, as placas de CPU apresentavam exclusivamente slots ISA. A partir de então passaram a ser usados barramentos mais avançados, como o VESA Local Bus (1994-1995) e o PCI (1995 em diante). No início de 1998, a Intel lançou um novo barramento, ainda mais veloz, chamado AGP, próprio para a conexão de placas de vídeo de alta velocidade. O barramento ISA é realmente pré-histórico, se comparado com os padrões atuais de alta velocidade oferecidos pelo PCI e pelo AGP. Opera com apenas 16 bits, e clock de 8 MHz. Isto tornaria possível transferir dados a no máximo 16 MB/s, porém na prática esta taxa é de apenas 8 MB/s, pois em cada transferência, é usado um ciclo adicional (Wait State) para permitir o funcionamento de placas de expansão lentas. Os circuitos das placas de expansão atuais são mais velozes, mas para manter compatibilidade com o padrão ISA original (1980), este ciclo adicional precisa ser mantido, e a taxa de transferência máxima fica mesmo limitada em 8 MB/s. 10-42 Hardware Total *** 35% *** Figura 10.55 Slots ISA. Apesar de baixa, esta taxa de transferência é bastante adequada para diversos tipos de placas de expansão. Por exemplo, placas fax/modem foram das últimas a usar os slots ISA. Um modem super veloz, de 56k bps, receberia no máximo cerca de 7 kB de dados por segundo. Ao operar no modo full duplex (recepção e transmissão simultâneas), a taxa de transmissão é de no máximo 33.600 bps, o que representa cerca de 4 kB/s adicionais, resultando em um tráfego pouco superior a 11 kB/s. Como vemos, os 8 MB/s permitidos pelo barramento ISA são mais que suficientes para este tipo de aplicação. Da mesma forma, uma placa de som operando com a melhor qualidade sonora possível (44 kHz, 16 bits, estéreo), geraria um tráfego de cerca de 170 kB/s, confortavelmente acomodado pelo barramento ISA. Por esta razão, as placas de som e placas fax/modem foram as últimas a adotar o padrão PCI. Hoje são raríssimas as placas de som e modem que usam o barramento ISA. Slots PCI Os slots PCI (Peripheral Component Interconnect, criados em 1994) são os mais comuns nas placas de CPU modernas. A maioria das placas de expansão adota este padrão. Todas as placas de CPU Pentium e superiores (e até algumas placas de 486 e 586) possuem slots PCI. Esses slots operam com 32 bits (ou seja possuem um barramento de dados com 32 bits), e transferem dados com a freqüência de até 33 MHz (na verdade são 33,333 MHz). Isto significa que podem transferir até 133 MB/s. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-43 Figura 10.56 Slots PCI. Apesar do uso do barramento PCI ser mais comum na versão de 32 bits e 33 MHz, existem placas de CPU (equipadas com chipsets adequados) que utilizam slots PCI de 64 bits e 66 MHz. No ano 2001, apenas placas de CPU para servidores e workstations de alto desempenho apresentavam essas versões especiais do PCI, mas em breve se tornarão comuns em maior número de placas. A tabela abaixo mostra as taxas de transferência que podem ser obtidas com as diversas versões do barramento PCI. Tipo de barramento PCI 32 bits, 33 MHz 32 bits, 66 MHz 64 bits, 33 MHz 64 bits, 66 MHz Taxa de transferência 133 MB/s 266 MB/s 266 MB/s 533 MB/s Slot AGP Visando obter maior taxa de transferência entre a placa de CPU e a placa de vídeo (obtendo assim gráficos com movimentos mais rápidos), a Intel desenvolveu um novo barramento, próprio para comunicação com placas de vídeo especiais. Trata-se do AGP (Accelerated Graphics Port). 10-44 Hardware Total Figura 10.57 Slot AGP. Note que o slot AGP não é uma exclusividade dos processadores modernos, e nem do padrão ATX. Sua presença está vinculada ao suporte fornecido pelo chipset. A maioria dos chipsets produzidos a partir de 1998 dão suporte ao barramento AGP. Isto não quer dizer que todas as placas produzidas com esses chipsets possuem slot AGP. As placas com vídeo onboard, em geral, possuem os circuitos de vídeo embutidos e ligados internamente ao barramento AGP, mas normalmente essas placas não possuem um slot AGP. Slot AMR Este tipo de slot (AMR = Audio Modem Riser) é encontrado em várias placas de CPU de fabricação recente. Serve para a instalação de placas AMR, que são placas de baixo custo, com circuitos de som e modem. Apesar de muitas placas de CPU possuírem slot AMR, são poucas as placas de expansão AMR disponíveis no mercado. Figura 10.58 Slot AMR. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-45 Conectores das interfaces Até aproximadamente 1995, os PCs usavam uma placa conhecida como IDEPLUS, na qual estavam localizadas diversas interfaces: Interface para drives de disquete, interface para disco rígido, interfaces seriais, interfaces paralelas e interface para joystick. A partir de então, essas interfaces (com exceção da de joystick, que pode ser encontrada nas placas de som) passaram a ser incluídas na placa de CPU. Deixou de ser necessário usar placas IDEPLUS. A figura 59 mostra dois conectores relativos às interfaces IDE. Em cada uma dessas interfaces podemos conectar dois dispositivos IDE. Os dispositivos IDE mais comuns são o disco rígido e o drive de CD-ROM, mas existem inúmeros outros, como unidades de fita, ZIP Drive, gravadores de CD, drives de DVD, etc. Figura 10.59 Conectores das interfaces IDE. Na figura 60 vemos outros conectores presentes na placa de CPU. O conector da interface paralela permite a conexão com a impressora, além de outros dispositivos paralelos, como o ZIP Drive paralelo e alguns modelos de scanner. Até poucos anos atrás, as portas paralelas operavam no modo SPP (Standard Parallel Port), podendo transferir no máximo 150 kB/s. As interfaces paralelas modernas podem operar ainda no modo bidirecional, EPP (Enhanced Paralles Port) e ECP (Enhanced Capabilities Port). Esses dois modos permitem obter taxas de até 2 MB/s. O modo bidirecional transfere dados na mesma velocidade do SPP, porém permite, tanto transmitir como receber dados. O modo SPP também permite receber dados, mas com uma 10-46 Hardware Total taxa de transferência bem menor, pois neste tipo de transferência, recebe apenas 4 bits de cada vez, ao invés de 8. Figura 10.60 Conector para drives de disquetes, porta paralela, COM1 e COM2. 1) Paralela 2) Seriais 3) Drives de disquete Também as interfaces seriais modernas são mais avançadas que as antigas. No passado, essa interfaces podiam transmitir e receber dados a velocidades de 9.600 bps (bits por segundo). As interfaces modernas operam com até 115.200 bps. Figura 10.61 Conectores das interfaces USB. A figura 61 mostra os conectores das interfaces USB existentes nas placas de CPU modernas. A interface USB serve para conectar de forma padronizada, dispositivos como teclado, mouse, scanner, joystick, etc. O USB existe desde 1995, mas só a partir de 1999 começaram a se tornar comuns os dispositivos para este barramento. Observe que as placas de CPU padrão ATX (e obviamente, suas variações como Micro ATX e Flex ATX) permitem a conexão direta nos diversos conectores existentes na sua parte traseira, correspondentes às interfaces para teclado, mouse, paralela, seriais e USB. Placas de CPU padrão AT possuem na parte traseira, apenas um conector para o teclado. Todas as demais Capítulo 10 – Placas de CPU 10-47 interfaces devem ser ligadas na placa de CPU através de extensões que acompanham a placa. Mais adiante apresentaremos essas extensões. Figura 10.62 Conexões na parte traseira de uma placa ATX. Placas de CPU antigas não possuíam interfaces USB, nem interface para mouse PS/2. Algumas dessas placas possuíam essas interfaces, mas não tinham os conectores correspondentes para que pudessem ser usadas. Por que um fabricante iria colocar interfaces em uma placa mas não forneceria os conectores para que elas fossem usadas? A razão para esta anomalia é a redução de custo. Os circuitos das interfaces USB e da interface para mouse PS/2 são gratuitos, já que fazem parte do chipset. Já os conectores para essas interfaces deveriam ser providenciados pelos fabricantes de placas de CPU. Como esses dispositivos eram pouco usados, os fabricantes de placas optavam por não fornecê-los. Aos poucos passaram a incluir o conector para mouse PS/2, logo depois os conectores USB. Atualmente, todas as placas de CPU padrão ATX possuem conectores USB e conectores para mouse PS/2. Jumpers Os jumpers são pequenas peças plásticas, internamente metalizadas, que servem para serem encaixados em pequenos pinos metálicos existentes na placa de CPU (ou em qualquer outro tipo de placa), fazendo assim, um contato elétrico entre esses dois pinos. O resultado é uma espécie de programação no modo de funcionamento da placa. Placas de CPU antigas possuíam diversos jumpers, as modernas possuem poucos. Para que uma placa funcione, é preciso que ela “saiba” algumas informações, como:      Qual clock externo deverá usar Qual é o processador instalado Qual é o clock interno Quais são as voltagem requeridas pelo processador Que tipo de fonte de alimentação está em uso (AT ou ATX) 10-48 Hardware Total Nas placas de CPU antigas, a maioria dessas opções eram definidas através de jumpers. Placas de CPU para a plataforma Super 7 também utilizam diversos jumpers. Já as placas para processadores mais modernos (Pentium II, Pentium III, Celeron, Pentium 4, Athlon e Duron) não necessitam de jumpers, pois várias das suas informações são configuradas automaticamente. Um caso típico é a voltagem interna do processador. Os processadores modernos “informam” à placa de CPU qual é a voltagem interna necessária, e a placa gera automaticamente a voltagem correta. Outro recurso que tende a tornar os jumpers desnecessários é a escolha de opções de funcionamento através do CMOS Setup, ao invés de fazer o mesmo através de jumpers. *** 35% *** Figura 10.63 Jumpers. Ainda assim, mesmo nas placas de CPU de fabricação mais recente, ainda encontramos alguns jumpers. É o caso do jumper usado para apagar os dados do chips CMOS, que deve ser usado quando o usuário instala uma senha para o boot e esquece esta senha. Antes de colocar uma placa em funcionamento, é preciso checar como estão configurados os seus jumpers, de acordo com o processador e a memória instalados. Isto é feito com a ajuda do manual da placa de CPU. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-49 Figura 10.64 Dip switches ou mMicrochaves. Em muitas placas de CPU encontramos grupos de chaves chamados de DIP switch. Essas chaves possuem a mesma função que os jumpers, mas com uma vantagem: são mais fáceis de manusear. Para posicionar jumpers é preciso usar um pequeno alicate de bico, retirando e colocando os jumpers nas posições corretas. Para posicionar as chaves, basta usar um objeto pontiagudo, como a ponteira de uma lapiseira ou uma minúscula chave de fenda. Reguladores de voltagem Todas as placas de CPU modernas, sejam elas do tipo AT ou ATX, possuem reguladores de voltagem. O motivo é simples: os processadores modernos, dependendo do modelo, podem operar com diversos valores de voltagem interna. A placa de CPU precisa estar preparada para fornecer qualquer voltagem que o processador necessite. Figura 10.65 Reguladores de voltagem. Processadores, memórias e chips antigos operavam com a tensão fixa de +5 volts, portanto as placas de CPU AT antigas usavam apenas a tensão de +5 volts para alimentar a maioria dos circuitos. Além desta tensão, a fonte 10-50 Hardware Total fornecia também –5, +12 e –12 volts, necessários para alimentar placas de som, motores de drives e disco rígido, interfaces seriais, e vários outros circuitos. Entretanto a tensão de +5 era a utilizada pela maior parte dos chips, e a responsável pela maior corrente. Surgiram então processadores 486 para baixas voltagens, o que tem como principal vantagem, a redução do aquecimento. Como as fontes geravam apenas +5 volts, as placas de CPU para esses novos processadores passaram a incorporar reguladores de voltagem, que recebiam a tensão de +5 volts da fonte e geravam a tensão mais baixa, requerida pelo processador. Depois disso, chipsets e memórias passaram a utilizar também uma tensão mais baixa: 3,3 volts, assim como as versões antigas do Pentium. As placas de CPU passaram a utilizar reguladores para gerar a tensão de +3,3 volts a partir dos +5 volts provenientes da fonte de alimentação AT. Na chegada do padrão ATX, a fonte passou a incluir uma tensão de +3,3 volts, além dos +5 volts já existentes. Não era mais necessário gerar os +3,3 volts através de reguladores de voltagem. Esta tensão podia ser obtida diretamente da fonte ATX. Placas de CPU padrão AT continuaram a utilizar reguladores para gerar a tensão necessária a partir da fonte de +5 volts, já que uma fonte AT não gera tensão de +3,3 volts. Reguladores seriam desnecessários se todos os circuitos utilizassem apenas a fonte de +3,3 volts. Ocorre que para reduzir ainda mais o aquecimento, os fabricantes passaram a utilizar no interior dos processadores, tensões ainda mais baixas. Apesar das memórias, chipsets e demais circuitos continuarem utilizando +3,3 volts (e por isso a tensão externa do processador precisa ser também de +3,3 volts), a tensão interna do processador tem diminuído cada vez mais. Surgiram processadores Pentium MMX, com tensão interna de 2,8 volts. Processadores Cyrix 6x86 utilizavam 2,9 volts. As primeiras versões do K6 utilizavam 3,2 volts, as mais novas versões do K6-2 e K6-III operam com tensões entre 2,2 e 2,4 volts, dependendo do modelo. Os reguladores de voltagem das placas de CPU para esses processadores passaram a não operar mais com voltagens fixas, e sim programáveis, através de jumpers. De acordo com o posicionamento desses jumpers, poderiam ser geradas tensões de 2,0 / 2,1 / 2,2 / 2.3 / ... / até 3,5 volts, deixando assim a placa preparada para processadores de praticamente qualquer voltagem. Placas de CPU para Pentium II, Pentium III, Celeron, Athon e Duron também possuem reguladores de voltagem, mas não possuem jumpers para Capítulo 10 – Placas de CPU 10-51 selecionamento de voltagem. Esses processadores são capazes de “informar” a placa de CPU, através do seu soquete, qual é a programação a ser utilizada pelo regulador de voltagem. Desta forma a placa gera automaticamente a voltagem interna do processador, sem que o usuário precise se preocupar com esta configuração. Figura 10.66 Outro exemplo de reguladores de voltagem – são os chips mais espessos, de 3 terminais, fixos na superfície da placa de CPU. Os reguladores de voltagem trabalham em conjunto com outros componentes, como as bobinas (a pequena peça com um fio enrolado) e capacitores (as peças cilíndricas). Ambos são mostrados na figura 66. Módulo regulador de voltagem Em alguns casos encontramos os circuitos geradores de voltagem para o processador, não integrados na placa de CPU, e sim presentes em um pequeno módulo conhecido como VRM (Voltage Regulator Mudule). Nesses casos, a placa de CPU possui um soquete onde este módulo é encaixado (figura 67). Assim como ocorre com os reguladores integrados na placa de CPU, o VRM também utiliza as informações de identificação de voltagem indicadas pelo processador. 10-52 Hardware Total Figura 10.67 Módulo regulador de voltagem (VRM) e o conector correspondente na placa de CPU. Placas de CPU com “tudo onboard” Todas as placas de CPU modernas possuem embutidas (on integradas) as seguintes interfaces:        Interface para teclado Interface para mouse padrão PS/2 Interfaces USB Interfaces serias Interface paralela Interface para drives de disquetes Interfaces IDE Todas essas interfaces podem ser classificadas como “onboard”, ou seja, integradas na placa de CPU. Outras interfaces tradicionalmente têm sido encontradas em placas de expansão, tais como:       Placa de som Placa de vídeo Modem Placa de rede Interface SCSI Digitalizadores de vídeo Algumas dessas interfaces, pelo menos as mais comuns, têm sido integradas às placas de CPU modernas. O principal motivo que leva a esta integração é a redução de custo. Inicialmente surgiram placas de CPU com som e vídeo embutidos, dispensando o uso da placa de som e da placa de vídeo. A redução de custo obtida com a eliminação dessas duas placas era extremamente vantajosa para os computadores de baixo custo. A PC Chips Capítulo 10 – Placas de CPU 10-53 (www.pcchips.com) é o principal fabricante de placas de CPU com interfaces onboard. São placas de baixo custo, e cuja qualidade deixa muito a desejar. O vídeo onboard apresenta desempenho baixo para as aplicações mais sofisticadas, como jogos 3D de última geração, programas de CAD e aplicações profissionais em geral. Apesar do baixo desempenho, o vídeo onboard é adequado para aplicações de escritório, como processadores de texto, planilhas, acesso à Internet, acesso a bancos de dados e similares. A regra geral para o uso do vídeo onboard é a seguinte: Se o desempenho gráfico não for um parâmetro importante e o custo baixo for uma necessidade, o vídeo onboard é a melhor opção. Se o desempenho gráfico for uma necessidade, o custo do PC terá que ser um pouco maior, com o uso de uma placa de vídeo avulsa. Depois do som e vídeo, a PC Chips e alguns outros fabricantes passaram a oferecer placas com modem e interface de rede integrados. De um modo geral, os circuitos de som e rede têm desempenhos aceitáveis, mesmo nas placas de menor custo, enquanto os circuitos de vídeo e modem são em geral inferiores aos encontrados em placas avulsas. Desempenho e qualidade Infelizmente a principal desvantagem dos circuitos onboard não é o baixo desempenho dos circuitos de vídeo e modem. A principal desvantagem é a queda de qualidade. Tudo começa assim: o fabricante da placa quer produzir um modelo de baixo custo. Inclui interfaces onboard para que o custo final do computador seja baixo. Não satisfeito ainda, o fabricante da placa de CPU utiliza outros artifícios para a redução do seu custo. Utiliza conectores, capacitores e outros componentes de baixa qualidade. Não utiliza um controle de qualidade eficiente, e acaba colocando no mercado placas baratas mas de qualidade inferior. Placas com interfaces onboard podem apresentar baixo desempenho, mas sua qualidade e confiabilidade podem ser elevadas, desde que o fabricante utilize componentes de boa qualidade e tenha um processo de fabricação de alto nível. Como as placas com “tudo onboard” produzidas com qualidade não conseguem concorrer em custo com as produzidas com baixo padrão de qualidade, os fabricantes em geral evitam produzi-las. A maioria dos modelos de placas de CPU dividem-se portanto em duas categorias: a) Placas de alta qualidade, sem som, vídeo, modem e rede onboard b) Placas de baixa qualidade, com som, vídeo, modem e rede onboard Existem mais duas categorias, porém são mais raras: 10-54 Hardware Total c) Placas de alta qualidade com circuitos onboard d) Placas de baixa qualidade, sem circuitos onboard Placas de alta qualidade com circuitos onboard são raras, pois devido à alta qualidade, a redução de custo não é tão acentuada quanto a obtida nas placas de baixa qualidade. Um exemplo típico é a placa de CPU Intel D815EEAAL. Esta placa tem circuitos de som, vídeo e rede integrados, e seu preço é relativamente alto. Sua qualidade e confiabilidade são entretanto excepcionais. Também as placas de baixa qualidade e sem circuitos onboard são raras. Quem compra placas de baixa qualidade quer economizar no custo final, mas quando a placa não tem pelo menos circuitos de som e vídeo onboard, a redução do custo não é tão boa quanto a obtida com o uso de uma placa barata e com circuitos onboard. Devido ao fato de serem bastente raras as placas classificadas como C e D na lista acima, e serem mais comuns as que recaem nas classes A e B, formou-se a idéia de que onboard é sempre de má qualidade e baixo desempenho, e que as placas “não onboard” são de alta qualidade e alto desempenho. Na maioria dos casos isto está correto, mas não é a regra geral. Interfaces onboard em placas de alto desempenho “Onboard” não é necessariamente sinônimo de baixo desempenho, nem de baixa qualidade. “PC Chips” sim é sinônimo de baixa qualidade, associada ao seu baixo custo. Podemos entretanto encontrar certas interfaces integradas nas placas de CPU de alta qualidade e desempenho. O som onboard é um exemplo típico. A tecnologia atual permite a criação de chips de som extremamente sofisticados e de baixo custo. O som onboard também não atrapalha o desempenho do processador, como ocorre com o vídeo onboard na maioria dos casos. Por isso a maioria das placas de CPU modernas, mesmo as de alta qualidade e alto desempenho, apresentam circuitos de som onboard. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-55 Figura 10.68 Conectores de som em uma placa de CPU com som onboard. DB15 amarelo: MIDI/Joystick P2 Verde: Line Out P2 Azul: Line In P2 Rosa: Microfone Interfaces de rede também são relativamente baratas e de alto desempenho. Adicionar uma boa interface de rede a uma placa de CPU não representa um custo adicional exagerado para um fabricante, portanto podemos encontrar diversos modelos de placas de CPU de boa qualidade com rede onboard. Até mesmo caríssimas placas para uso em servidores podem apresentar uma interface de rede. No caso de um servidor, a inclusão de interface de rede na própria placa de CPU tem a vantagem de deixar um slot livre para a instalação de outras placas. Figura 10.69 Conector RJ-45 em uma placa de CPU com rede onboard. Podemos ainda encontrar algumas placas de CPU de alto custo e alto desempenho equipadas com interfaces SCSI. Servidores e estações de trabalho (workstations) bem configurados utilizam discos rígidos SCSI, e não IDE. Normalmente esses PCs utilizam uma placa de interface SCSI para a conexão deste tipo de disco rígido, mas podemos encontrar vários modelos dessas placas com a interface SCSI já embutida. O custo desta integração não é baixo. O que se paga a mais por uma interface SCSI embutida é praticamente o mesmo que se paga por uma placa SCSI avulsa. A integração nesses casos não visa redução de custo, mas sim reduzir a complexidade do equipamento e deixar mais um slot livre para outras instalações. 10-56 Hardware Total Figura 10.70 Placa de CPU Supermicro modelo P4DC6. A placa de CPU da figura 70 é uma P4DC6, produzida pela Supermicro. Tem suporte a memórias RDRAM e dois processadores Intel Xeon, sendo portanto destinada a servidores e estações de alto desempenho. Além das tradicionais interfaces integradas, esta placa tem:    Circuitos de som Interface de rede Duas interfaces SCSI Ultra-320, de última geração Esta placa custa no Brasil, cerca de 700 dólares. Como vemos, circuitos onboard não estão necessariamente associados a sistemas de baixo custo e baixo desempenho. Acessórios que acompanham a placa de CPU Quando você comprar uma placa de CPU, confira se estão sendo fornecidos todos os seus acessórios. A forma mais fácil de conferir isso é abrir o manual e procurar, logo no seu início, a seção “CheckList” Capítulo 10 – Placas de CPU 10-57 Figura 10.71 Lista de checagem, encontrada no manual de uma placa de CPU. Note que muitas placas de CPU possuem itens opcionais, como conectores para ligação em TV ou LCD e conectores para dispositivos de comunicação por raios infravermelhos. Se você quiser esses itens opcionais, certamente encontrará muitas dificuldades, pois não são vendidos de forma avulsa, e muitos deles são específicos para a placa à qual pertencem, portanto não podem ser substituídos por genéricos. Deixando de lado acessórios opcionais e incomuns, existem alguns que são absolutamente necessários:      Manual da placa de CPU CD-ROM de configuração da placa de CPU Chapa traseira para os conectores (ATX) Cabos flat Mecanismo de fixação do processador Algumas placas de CPU são também acompanhadas de um cooler para o processador, mas este item, quando não acompanha a placa, pode ser encontrado facilmente no mercado. Manual da placa de CPU No manual encontramos instruções a respeito da instalação de memórias, a configuração dos jumpers, o uso do CMOS Setup, além de outras informações complementares. Existem ainda informações relativas à 10-58 Hardware Total configuração da placa para diversas versões de sistema operacional. Por exemplo, certos drivers devem ser instalado no Windows 98 / 98SE, mas não devem ser instalados sob o Windows ME ou XP. Sem essas informações o computador poderá ter funcionamento errático. Nunca compre uma placa de CPU que não seja acompanhada do seu manual. CD-ROM de configuração da placa de CPU Antigamente as placas de CPU não precisavam de drivers. O sistema operacional conseguia realizar todo o controle através do BIOS. Podemos considerar que o BIOS funciona como um conjunto de drivers para o MSDOS e para o Windows 3.x. Já no Windows 95 e sistemas mais novos, o BIOS tem atuação reduzida. A maioria dos drivers faz parte do próprio sistema operacional. A necessidade de drivers para placas de CPU surgiu quando essas placas passaram a incorporar novos recursos que não existiam nas placas tradicionais. O barramento AGP, as interfaces IDE com recursos de DMA, as funções de gerenciamento de energia e o suporte a dispositivos Plug and Play. Esses recursos não funcionariam sem os drivers apropriados, e realmente é isto o que ocorre. O BIOS da placa de CPU não é capaz de controlar esses dispositivos (pelo menos com sua plena capacidade e desempenho), já que o controle é normalmente feito pelo sistema operacional e seus drivers. Quando uma placa de CPU possui recursos novos que não são reconhecidos pelo sistema operacional, é preciso instalar os drivers fornecidos pelo fabricante da placa, encontrados no CD-ROM que a acompanha. À medida em que são lançadas novas versões do Windows, os drivers para as placas de CPU já lançadas são incluídas nessas novas versões. Se instalarmos o Windows 98 (lançado em 1998) em uma placa lançada em 1999, provavelmente será preciso instalar os drivers que acompanham a placa, mas se for usado o Windows ME (lançado em 2000), os drivers para aquela placa de 1999 já estarão incluídos, e não será preciso usar o CD-ROM que acompanha a placa. Exija sempre o CD-ROM quando comprar uma placa de CPU nova. Se você precisar montar um computador usando uma placa de CPU antiga e não possuir o CD-ROM, nem o manual, pode acessar o site do fabricante da placa para fazer o download do manual e dos drivers. Chapa traseira para os conectores Esta chapa metálica é normalmente fornecida com gabinetes ATX. Nela existem fendas no formato dos conectores existentes na parte traseira da Capítulo 10 – Placas de CPU 10-59 placa de CPU ATX. São fendas para os conectores das interfaces seriais, paralela, USB, teclado e mouse. Nas placas de CPU com som onboard, existem ainda fendas para o conector de joystick e para as entradas e saídas sonoras. É difícil para um fabricante de gabinetes fornecer a chapa metálica com as fendas corretas, pois existem muitas diferenças entre os conectores das diversas placas de CPU. Para evitar problemas, os fabricantes de placas de CPU passaram a fornecer junto com suas placas, a chapa metálica apropriada. Figura 10.72 Chapa traseira para os conectores de uma placa de CPU ATX. Cabos flat Todas as placas de CPU são acompanhadas de cabos flat IDE e cabos flat para drives de disquetes (figura 73). Figura 10.73 Cabos flat para drives de disquete e disco rígido IDE. 10-60 Hardware Total O cabo flat IDE é um pouco mais largo (com 40 ou 80 vias) que o cabo flat para drives de disquete (com apenas 34 vias). Além disso, o cabo flat para drives de disquete possui um trançamento junto ao conector da sua extremidade, como mostra a figura 73. Em cada um desses cabos existe um conector, mais afastado dos outros dois, que deve ser conectado na placa de CPU. Os outros dois conectores servem para ligar os drives. O cabo flat IDE de 40 vias, mostrado na figura 73, é próprio para modelos que operam no máximo no padrão ATA-33. Portanto servem para os discos rígidos antigos (produzidos até 1999) e para os drives de CD-ROM. Os discos rígidos modernos, que operam nos padrões ATA-66 e ATA-100 (66 MB/s e 100 MB/s, respectivamente) necessitam de cabos flat especiais, com 80 vias. Todas as placas de CPU atuais possuem interfaces IDE ATA-66, e as mais recentes são do tipo ATA-100. Essas placas são acompanhadas de um cabo flat especial, com 80 vias, próprios para essas modalidades. Ao comprar uma placa de CPU, exija este cabo, pois é relativamente difícil encontrá-lo à venda em forma avulsa. Figura 10.74 Detalhe do conector do cabo flat IDE de 80 vias. Os cabos flat IDE de 80 vias têm a mesma largura que os cabos de 40 vias, porém seus fios são mais juntos. Os 40 fios adicionais são blindagens, necessárias ao funcionamento nas altas velocidades usadas nos padrões ATA-66 e ATA-100. Seus conectores também possuem 40 contatos, e não 80, sendo portanto totalmente compatíveis com dispositivos IDE mais antigos. As interfaces ATA-66 e ATA-100 são capazes de identificar o tipo de cabo utilizado, e ativar esses modos de alta velocidade apenas se for detectado o cabo de 80 vias, mantendo a operação em ATA-33 se for detectado um cabo de 40 vias. Normalmente as placas de CPU são fornecidas com dois cabos flat IDE, sendo um de 80 vias (para o disco rígido) e um de 40 vias (para o drive de CD-ROM, a ser ligado na segunda interface IDE). Capítulo 10 – Placas de CPU 10-61 Placas de CPU padrão AT são fornecidas com outros cabos, não encontrados nas placas ATX. São cabos para serem ligados nas interfaces seriais e paralelas, como os mostrados na figura 75. Esses cabos possuem pequenos conectores, em geral na cor preta, que devem ser ligados nos conectores apropriados da placa de CPU. Na outra extremidade, temos uma lâmina metálica que deve ser presa na parte traseira do gabinete. Nessas lâminas estão montados os conectores nos quais ligamos a impressora, o mouse, ou outros dispositivos seriais e paralelos. Figura 10.75 Cabos das interfaces seriais e paralela, usados em placas AT. Você poderá encontrar outros conectores auxiliares. Por exemplo, o conector de menor tamanho, mostrado na figura 75 permite a ligação direta de um mouse (conector DB-9). Podemos entretanto encontrar vários modelos de mouse que utilizam um conector padrão PS/2. Conectores como o da figura 76 possuem um formato para a ligação direta de um mouse padrão PS/2. Figura 10.76 Conector auxiliar para interfaces seriais, com um conector para mouse padrão PS/2. 10-62 Hardware Total Podemos ainda encontrar outros tipos de conectores auxiliares, tanto em placas AT como em placas ATX. Algumas placas são possuem duas interfaces USB, localizadas na sua parte traseira, mas podem possuir mais duas, acessadas através de um conector extra. Muitas placas com som e vídeo onboard são acompanhadas de conectores adicionais que devem ser fixos na parte traseira do gabinete. Figura 10.77 Outros conectores que podem acompanhar uma placa de CPU. Mecanismo de fixação do processador de cartucho Este mecanismo é utilizado apenas quando o processador utiliza o formato de cartucho. Isto inclui:      Pentium II Celeron (modelos antigos) Pentium III (modelos antigos) Athlon (modelos antigos) Pentium II Xeon e Pentium III Xeon Processadores para o Soquete 7, bem como os modernos processadores para outros soquetes, não utilizam mais mecanismos especiais de fixação, exceto o Pentium 4 e o Intel Xeon. O Itanium também tem encapsulamento em cartucho e utiliza um mecanismo de fixação especial. Fora essas exceções, os demais processadores são apenas encaixados no seu soquete ZIF. Depois de instalados, fixamos o cooler sobre o processador. Já as placas de CPU com Slot 1 e Slot A, são sempre acompanhadas de mecanismos especiais para a fixação do processador. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-63 Figura 10.78 Exemplo de mecanismo de retenção de processadores com formato de cartucho. O mecanismo mostrado na figura 78 é bastante comum. Ele é fixado na placa de CPU, sobre o slot do processador. Possui duas guias laterais que dão sustentação ao processador, evitando que ele se mova no sentido lateral. Essas guias também possuem travas que evitam que o processador se mova para cima, devido a dilatação ou trepidação. Figura 10.79 Variante do mecanismo de fixação. A figura 79 mostra uma variante deste mecanismo de fixação. Ao invés de uma única peça, são usadas duas peças que devem ser fixas em furos apropriados da placa de CPU, próximos às extremidades do slot do processador. Na figura 80 vemos este mecanismo já instalado na placa de CPU. 10-64 Hardware Total Figura 10.80 Mecanismo de fixação do cartucho do processador, já instalado na placa de CPU. Processadores de cartucho podem utilizar coolers bastante grandes e pesados. Isto poderia força o seu slot no sentido lateral (quando a placa de CPU é montada em um gabinete horizontal) mesmo com o uso dos mecanismos de fixação. Para evitar este problema, algumas placas de CPU são acompanhadas de uma base de sustentação. Esta base é instalada sobre a placa de CPU e fica exatamente embaixo do cooler, absorvendo todo o seu peso e evitando que o slot do processador sofra esforços laterais. Podemos ver esta base de sustentação na figura 81. Figura 10.81 Base de sustentação do processador, serve para absorver o peso do cooler. Mecanismo de fixação do Pentium 4 e Xeon As placas de CPU para Pentium 4 e Xeon são acompanhadas de duas peças plásticas (mecanismo de retenção) e dois clips metálicos (clips de retenção), mostrados na figura 82. As duas peças plásticas servem para fixar a placa de CPU ao gabinete, com a ajuda de 4 parafusos. Os clips devem ser presos nessas peças plásticas e fazem a fixação do cooler sobre o processador. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-65 Figura 10.82 Peças para fazer a fixação do Pentium 4 e do seu cooler. Placas de CPU antigas É possível que você precise lidar com um computador antigo, fazendo manutenção ou expansão. Muito do que foi explicado aqui sobre placas de CPU novas também se aplica a placas antigas, porém ainda existem muitas diferenças. As placas de CPU antigas seguem o formato padrão AT. Vamos apresentar essas antigas placas através de exemplos. Como é grande a chance de, ao trabalhar com uma dessas placas, você estar preocupado em encontrar um defeito, aproveitaremos a ocasião para mostrar alguns pontos onde esses defeitos podem ocorrer. Placas de CPU 486/586 A figura 83 mostra uma típica placa de CPU 486/586. As de fabricação mais recente (1996-1997) suportavam ambos os processadores. Os modelos um pouco mais antigos suportavam no máximo o 486DX4, outros ainda mais antigos chegavam no máximo ao 486DX2. Nesta placa encontramos slots de de 3 tipos: ISA, VLB e PCI. Não necessariamente os três estarão presentes. As primeiras placas de CPU Pentium, por exemplo (1995-1998), apresentam apenas slots ISA e PCI. As primeiras placas de CPU 486 apresentavam apenas slots ISA. Entre 1994 e 1995 era comum encontrar placas de CPU 486 com slots ISA e VLB. Depois disso, os slots VLB deram lugar aos slots PCI. Chegaram a ser fabricadas algumas placas de CPU 486 e 586 equipadas com os três tipos de slots, como a mostrada na figura 83. Essas placas eram conhecidas como “placas VIP (VESA, ISA, PCI). A partir de então, os slots VLB caíram totalmente em desuso. 10-66 Hardware Total *** 75% *** Figura 10.83 Uma placa de CPU 486/586. Nas primeiras placas de CPU 486, eram usados módulos de memória SIMM de 30 vias (ou “pinos”). Cada um desses módulos fornece 8 bits de cada vez, portanto precisavam ser usados em grupos de 4 para formarem os 32 bits requeridos pelo 486. Com a chegada do Pentium, que requer uma memória de 64 bits, tornaram-se comuns os módulos SIMM de 72 vias, que fornecem 32 bits. Portanto, em placas de CPU Pentium, esses módulos são usados em grupos de dois, para formarem os 64 bits. Muitas placas de CPU 486 fabricadas até 1993 ainda usavam apenas módulos de 30 vias, mas a partir de 1994 passaram a utilizar simultaneamente módulos de 30 e de 72 vias, como a mostrada na figura 83. Já as placas de CPU 486 e 586 de fabricação mais recente operam exclusivamente com módulos SIMM de 72 vias. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-67 Figura 10.84 Módulos SIMM de 30 e de 72 vias. Outra característica das placas de CPU 486 menos antigas é a presença de interfaces diversas. Primeiro surgiram placas de CPU 486 equipadas com uma ou duas interfaces IDE. Logo depois, essas placas passaram a apresentar também uma interface para drives de disquete, duas interfaces seriais e uma interface paralela. A placa da figura 83 possui todas essas interfaces. A inclusão dessas interfaces é uma característica que foi mantida até nas placas de CPU mais modernas, com processadores de última geração. Placas de CPU 486 mais antigas eram desprovidas dessas interfaces, e necessitavam usar uma placa de expansão chamada IDEPLUS, na qual essas interfaces ficavam localizadas. Figura 10.85 Uma placa de CPU IDEPLUS (ISA de 16 bits). A memória cache mostrada na figura 83, tem a mesma função desempenhada nas placas modernas: acelerar o desempenho da DRAM. Esta era uma cache L2 externa ao processador (lembre-se que o 486 e o 586 tinham apenas cache L1, a cache L2 ficava na placa de CPU). A maioria dessas placas tinha 256 kB de cache externa, formada por chips de memória com encapsulamento DIP, como no caso da figura 83. As placas de fabricação mais recente chegaram a ter sua cache L2 formada por um 10-68 Hardware Total módulo COAST (cache on a stick), como vemos na figura 86. As primeiras placas de CPU Pentium também utilizavam módulos COAST, porém esses módulos tinham uma configuração de chips diferentes das dos módulos COAST para 486/586. Os modelos para 486/586 apresentavam 8 chips iguais, como na figura 86, enquanto os módulos COAST para Pentium normalmente apresentavam 3 chips com encapsulamento TQFP. Mais adiante apresentaremos essas placas. Figura 10.86 Módulo COAST para processadores 486/586. As placas de CPU, mesmo as mais antigas, também possuem uma bateria que serve para manter em funcionamento permanente o chip CMOS. Nele está o relógio permanente (funciona mesmo quando o PC está desligado), e informações relativas à sua configuração de hardware (é o que chamamos de CMOS Setup). Nas placas antigas era comum encontrar baterias de níquelcámio, recarregáveis e em formato cilíndrico, ao contrário das placas modernas, que em geral usam baterias de lítio em forma de moeda e não recarregáveis. Os chips VLSI, presentes em todas as placas atuais, possuem em seu interior, vários milhares de circuitos. Antes de ser comum o seu uso, eram utilizados chips mais simples (chamados LSI, SSI e MSI). Eram necessárias várias dezenas de chips para formar uma placa. Os jumpers são pequenas peças que funcionam como contatos elétricos. Servem para definir opções de funcionamento de hardware, como por exemplo, a velocidade de operação do processador. São análogos aos jumpers encontrados nas placas de CPU modernas. Existem nas placas de CPU antigas, diversas conexões para o painel frontal do gabinete. Os conectores de Reset, Speaker, IDE LED e Power LED são idênticos aos encontrados nas placas de CPU modernas. Encontramos ainda algumas conexões que não existem nas placas atuais: Turbo Switch, Turbo LED e Keyboard Lock. O Turbo Switch é uma chave existente no gabinete com a qual era possível controlar a velocidade do computador (alta ou baixa). O Turbo LED era aceso para indicar a velocidade alta. O Keyboard Capítulo 10 – Placas de CPU 10-69 Lock era uma chave que fazia o trancamento do teclado, impedindo que o computador fosse usado por pessoas não autorizadas. O BIOS das placas de CPU antigas também era armazernado em um ROM, com aspecto similar às encontradas nas placas modernas. Nas placas antigas, o BIOS não podia ser reprogramado, como ocorre nas placas modernas. Os processadores 486 e 586 não ficavam na verdade expostos como na placa da figura 83. Para evitar o seu aquecimento excessivo, era acoplado a ele um cooler, bem parecido com os usados pelos processadores modernos, porém de menor tamanho. As primeiras placas de CPU 486, produzidas em 1990, operavam com o clock de 25 MHz. Posteriormente chegaram os modelos que suportavam 33, 40 e 50 MHz. O 486DX-50 era um processador bastante problemático, pois sua placa precisava operar com “incríveis” 50 MHz, dificilmente suportados pelas memórias e chipsets da época. A partir de então a Intel separou o clock interno do clock externo. O 486DX2-50 operava internamente a 50 MHz, e externamente com confortáveis 25 MHz. À medida em que surgiram novas versões do 486, foram produzidas placas que suportavam o máximo de 66, 80, 100, 120 e finalmente 133 MHz, quando o 486 e o 586 saíram de linha. Placas de CPU 386 Placas de CPU 386 e anteriores são bastante parecidas com a de 486 mostrada na figura 83. Apenas certos componentes não serão encontrados. Por exemplo, placas de CPU 386 não apresentam slots PCI. Modelos mais antigos de placas de CPU 386 podem não apresentar também slots VLB, nem soquetes para módulos SIMM de 72 vias (usam apenas módulos de 30 vias). 10-70 Hardware Total Figura 10.87 Placa de CPU 386. A figura 87 mostra uma placa de CPU 386. Podemos observar que este modelo possui 8 soquetes para módulos SIMM/30. Existem modelos que possuem 4 soquetes SIMM/30 e 2 soquetes SIMM/72. A placa da figura 87 possui ainda slots VLB, mas outros mais antigos possuem apenas soquetes ISA, de 8 ou 16 bits. Outros componentes estão presentes nas placas antigas e nas modernas: conector para o teclado, memória cache, chips VLSI/LSI/MSI/SSI, conector para a fonte de alimentação, conexões para o painel frontal do gabinete, etc. Observe que nesta placa o processador 386 está soldado. Existe ainda um soquete próprio para a instalação do coprocessador matemático 387. Algumas placas de CPU 386 suportam um upgrade para 486. Nesses casos existe um soquete adicional para a instalação do novo processador. As últimas placas de CPU 386, produzidas por volta de 1994, tinham esta característica. Placas mais antigas permitiam apenas a instalação do 386. As primeiras placas de CPU 386 operavam com 16 MHz. Isto ocorreu em meados dos anos 80, e nesta época não era comum encontrar placas de CPU à venda de forma avulsa. Apenas os grandes fabricantes tinham acesso a essas placas. Já no final dos anos 80 era relativamente fácil encontrar essas placas no comércio de varejo. À medida em que novas versões do 386 eram lançadas, novas placas de CPU mais velozes eram produzidas. Chegaram os modelos de 20, 25, 33 e finalmente 40 MHz. Em 1993 era bastante comum Capítulo 10 – Placas de CPU 10-71 encontrar computadores equipados com o 386DX-40. Em 1994 o 486 tomou o seu lugar, e cessou a produção de processadores e placas baseadas no 386. Placas de CPU 286 Também semelhantes são as placas de CPU 286, como a mostrada na figura 88. Seus slots são exclusivamente do tipo ISA, de 8 ou 16 bits. A memória cache não é usada neste tipo de placa, e a memória DRAM pode ser formada por módulos de 30 vias, ou então por chips de encapsulamento DIP, como os mostrados nesta figura. Observe próximo ao processador, um soquete vazio reservado para a instalação do coprocessador aritmético 80287. Figura 10.88 Uma placa de CPU 286. O processador 286 foi lançado no início dos anos 80, mas ainda era bastante utilizado, 10 anos depois. As primeiras placas operavam com 6 MHz, seguidas pelos modelos de 8, 10, 12, 16, 20 e 25 MHz. Em 1992 caiu em desuso, cedendo seu lugar ao 386. Placa de CPU XT Na figura 89 temos, apenas como curiosidade, uma placa de CPU XT. Apesar de muito antiga, observe que certos componentes estão presentes até nas placas de CPU mais modernas. Os slots ISA são apenas de 8 bits. A memória DRAM usava o encapsulamento DIP. Não eram usados chips VLSI, apenas os dos tipos LSI, MSI e SSI. O conector para a fonte de alimentação segue ainda o mesmo padrão usado nas placas mais modernas (padrão AT), assim como o conector do teclado. Encontramos também o processador 8088 e um soquete para a instalação do coprocessador 8087. 10-72 Hardware Total Figura 10.89 Uma placa de CPU XT. As primeiras placas de CPU XT operavam com 4,77 MHz. Ainda nos anos 80 surgiram modelos de 8 e 10 MHz. Apenas no início dos anos 90 caíram em desuso, quando existiam algums modelos “turbinados” operando a 12 MHz. Placas de CPU Pentium antigas Na figura 90 temos um modelo antigo (1995-1996) de placa de CPU Pentium, na qual podemos observar vários componentes presentes nas placas de CPU ainda mais antigas, tais como:         Slots de 16 bits Conector do teclado e da fonte de alimentação Bateria e CMOS Chips VLSI Módulos de memória com encapsulamento SIMM de 72 vias Jumpers Conexões para o painel frontal do gabinete ROM que armazena o BIOS Capítulo 10 – Placas de CPU 10-73 Figura 10.90 Uma placa de CPU Pentium, modelo antigo (1995-1996). Além desses recursos, existem outros que são característicos de placas de CPU Pentium, apesar de alguns estarem presentes também em placas de CPU 486 de fabricação mais recente. São eles: Processador Pentium – O Pentium é acoplado a um cooler para evitar o aquecimento excessivo, o que pode danificá-lo. A figura 91 mostra o acoplamento deste cooler. Note que o cooler usado com o 486 não pode ser usado com o Pentium, pois suas dimensões são diferentes. *** 75% *** Figura 10.91 Acoplando o cooler no Pentium. Soquete ZIF – Este tipo de soquete (Zero Insertion Force, o força de inserção zero) facilita a substituição do processador. Basta levantar a sua alavanca, retirar o processador antigo, acoplar o processador novo e travar a alavanca. Observe que esta substituição só pode ser feita com processadores de mesma classe. Não é possível, por exemplo, retirar o processador 486 de uma placa e instalar no seu lugar um processador Pentium. É preciso checar no manual da placa de CPU, quais são os processadores suportados e quais 10-74 Hardware Total jumpers devem ser posicionados em função do processador que está sendo instalado. Memória cache externa - As placas de CPU Pentium possuem memória cache (L2), assim como ocorre com as placas de CPU 486. A diferença é que normalmente usam outros encapsulamentos. Algumas usam um módulo de memória, muito parecido com o SIMM. Trata-se do módulo COAST (Cache on a Stick). Existem módulos COAST com 256 kB e com 512 kB. As placas de CPU Pentium fabricadas até 1996 em geral possuem 512 kB de memória cache. O usuário podia, na ocasião da compra, especificar a quantidade de memória cache a ser fornecida, através da instalação de um módulo de 256 kB ou 512 kB. Muitas placas de CPU Pentium possuem uma cache formada por chips de encapsulamento TQFP, parecido com o dos chips VLSI. São soldados diretamente na placa de CPU (já vem assim de fábrica). Figura 10.92 Módulo COAST usado em placas de CPU Pentium. Interfaces presentes na placa de CPU - As placas de CPU 486 mais antigas (o mesmo ocorria com placas de CPU 386 e 286) operavam em conjunto com uma placa de expansão chamada IDEPLUS. Esta placa possuía uma interface IDE (para conexão de dois discos rígidos), uma interface de drives, duas interfaces seriais, uma paralela e uma para joystick. As placas de CPU Pentium possuem embutidas:     Duas interfaces IDE Uma interface para drives Duas interfaces seriais Uma interface paralela Com as duas interfaces IDE, podemos instalar até 4 dispositivos IDE, como discos rígidos, unidades de fita IDE e drives de CD-ROM IDE. Na interface para drives podemos instalar até dois drives de disquetes. As interfaces seriais permitem a conexão de qualquer tipo de dispositivo serial. Na maioria dos casos, o mouse é ligado em uma delas, ficando a segunda livre. A interface paralela em geral é usada para a conexão da impressora. A única interface da placa IDEPLUS que em geral não está presente nas placas de Capítulo 10 – Placas de CPU 10-75 CPU Pentium é a interface para joystick. Isto não é nenhum problema, pois todas as placas de som possuem esta interface. Módulos SIMM/72 e DIMM/168 - Os módulos SIMM de 72 vias fornecem ao processador 32 bits de cada vez. Apenas dois desses módulos são necessários para formar os 64 bits que o Pentium exige. As placas de CPU Pentium desta época (1995-1996) possuem 4, 6 ou 8 soquetes para a instalação de módulos SIMM de 72 vias. Placas de CPU Pentium mais novas permitem ainda operar com módulos DIMM/168. Possuem 168 vias e fornecem ao processador, 64 bits simultâneos. Um único módulo DIMM é capaz de formar um banco de memória para o Pentium. Figura 10.93 Uma placa de CPU Pentium mais recente (1997-1998). A figura 93 mostra uma outra placa de CPU Pentium, porém de fabricação mais recente (1997-1998). A placa mostrada na figura 90 segue o padrão comum em 1996, e até meados de 1997. A partir de então, pequenas alterações foram introduzidas. Uma das principais é a presença de soquetes para módulos de memória DIMM de 168 vias. Outra alteração notável é a extinção dos módulos COAST para a formação da cache externa. A cache passou a ser formada por chips de encapsulamento TQFP, soldados diretamente na placa de CPU. Os reguladores de voltagem já estavam presentes nas primeiras placas de CPU Pentium (e também a partir do 486DX2 de 3,3 volts), mas agora 10-76 Hardware Total merecem atenção especial. Nas primeiras dessas placas, esses reguladores entregavam ao Pentium, apenas as tensões de 3,3 e 3,5 volts. Nas placas modernas, existe um regulador para 3,3 volts (tensão externa do processador) e outro que é variável, podendo gerar diversos valores de voltagem (tensão interna do processador). Este segundo regulador deve ser ajustado, através de jumpers, para gerar a voltagem interna que o processador exige. As primeiras placas de CPU Pentium operavam com clocks de 60 e 66 MHz. A seguir chegaram modelos capazes de operar com processadores mais velozes, porém com uma grande diferença. Como o clock externo não acompanha o clock interno, uma placa de CPU podia ser comprada com um processador de 133 MHz, e ter este chip posteriormente substituído por um de 200 MHz. Esta característica está presente em todas as placas de CPU modernas: suportam várias versões do mesmo processador, bem como modelos futuros, desde que operem com clocks externos compatíveis. Barramentos Os slots ISA e PCI mostrados nessas placas de CPU antigas são idênticos aos existentes nas placas de CPU de fabricação mais recente. Além deles, encontramos ainda o barramento VLB (VESA Local Bus). Falemos um pouco sobre esses antigos barramentos. O barramento ISA (Industry Standard Architecture) é formado pelos slots de 8 e 16 bits existentes nas placas de CPU. Foi originado no IBM PC, na versão de 8 bits, e posteriormente aperfeiçoado no IBM PC AT, chegando à versão de 16 bits. Possui as seguintes características:    Transferências em grupos de 8 ou 16 bits Clock de 8 MHz Taxa de transferência de 8 MB/s (16 bits) ou 4 MB/s (8 bits) Placas de expansão ISA de 16 bits (ex.: placas de som) devem ser conectadas em slots ISA de 16 bits, mas as placas de expansão ISA de 8 bits (ex.: placas fax/modem) podem ser conectadas, tanto em slots de 8 como de 16 bits. A figura 94 mostra placas de expansão ISA de 8 e 16 bits, bem como seus slots. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-77 Figura 10.94 Placas de expansão e slots ISA de 8 e de 16 bits. Apesar de ser considerado lento para os padrões dos anos 90, o barramento ISA foi bastante utilizado. Até em 2001 encontrávamos placas de CPU de fabricação recente contendo pelo menos um slot ISA. O barramento VLB (VESA Local Bus) foi muito utilizado nas placas de CPU 486, e mesmo nas de 386, entre 1993 e 1994. Em 1995, começou a cair em desuso, dando lugar ao barramento PCI, usado nas placas de CPU Pentium e superiores. As placas de CPU das figuras 83 e 87 apresentam slots VLB. Em geral, essas placas de CPU possuíam dois ou três slots VLB, nos quais podiam ser conectadas as seguintes placas, ambas mostradas na figura 95:   Placa SVGA VLB Placa IDEPLUS VLB 10-78 Hardware Total Figura 10.95 Placas SVGA e IDEPLUS VLB. A maioria dos PCs 486 comercializados entre 1993 e 1995 são equipados com slots VLB e com placas SVGA e IDEPLUS VLB. O barramento VLB opera com 32 bits, e utiliza o mesmo clock com o qual o processador comunica-se com as memórias (clock externo). Por exemplo, em uma placa de CPU 486DX2-66, na qual o clock externo é de 33 MHz, os slots VLB podem transferir até 133 MB/s, muito mais que o barramento ISA. Os slots VLB são compostos de três conectores. Os dois primeiros são inteiramente compatíveis com os slots ISA (por isso, podemos conectar placas ISA de 8 e 16 bits nesses slots, usando a seção ISA), e um terceiro conector no qual é feita a transferência de dados em alta velocidade, e em grupos de 32 bits. Formatos compactos LPX e NLX A maioria dos PCs antigos seguem o padrão AT, enquanto que os modernos são ATX e Micro ATX. Esses PCs são produzidos por grandes fabricantes, por pequenos integradores de hardware e por usuários que montam seus próprios PCs, ou os compram em integradores autônomos. Existe entretanto uma outra categoria que não pode ser esquecida: PCs compactos produzidos por grandes fabricantes. Esses PCs usam em geral placas nos padrões LPX e NLX. Com essas placas é possível produzir PCs de pequeno tamanho e pequena altura (slim). Capítulo 10 – Placas de CPU 10-79 *** 35% *** Figura 10.96 PC com gabinete compacto. Explicando de forma simples, o padrão LPX é derivado do padrão AT, porém com design compacto. Assim como ocorreu com o padrão AT, o padrão LPX também caiu em desuso, mas você poderá encontrar placas LPX ao fazer a manutenção em alguns PCs de grife, produzidos até meados de 1998. O NLX é um padrão derivado do ATX, porém com design ultra compacto. É encontrado em alguns PCs de grife, de fabricação mais recente. *** 75% *** Figura 10.97 Placa NLX e “riser card”. 10-80 Hardware Total Através da figura 97 podemos entender como os padrões LPX e NLX permitem produzir PCs compactos. Nela vemos uma placa de CPU de fabricação recente, para processadores Pentium III. Note que os componentes existentes nesta placa são os mesmos encontrados em placas AT e ATX. Na parte traseira existe um painel de conectores (isto é característica tanto do LPX como do NLX). Na sua parte direita existe um longo conector, no qual pode ser encaixada uma placa com slots adicionais (riser card), como também mostra a figura 97. Nesta placa adicional existem slots ISA e PCI, nos quais podem ser encaixadas placas de expansão. O arranjo final é mostrado em detalhes na figura 98. Figura 10.98 Montagem de uma placa NLX. Como as placas de expansão ficam “deitadas”, a altura total do conjunto de placas é bastante reduzida, permitindo que o gabiente seja baixo (no caso de modelos horizontais) e fino (no caso de modelos verticais). Como as placsa LPX e NLX quase sempre possuem som e vídeo integrados, e em alguns casos também possuem circuitos de modem e rede, é possível até mesmo produzir PCs sem placas de expansão, somente com a placa de CPU, permitindo assim que sejam ainda mais compactos. A tabela abaixo mostra as dimensões das placas LPX e NLX. Formato LPX NLX Largura máxima 8-9” (20,3 a 22,8 cm) 8-9” (20,3 a 22,8 cm) Comprimento máximo 10-13” (25,4 a 33 cm) 10-13,6” (25,4 a 34,5 cm) Placas LPX A figura 99 mostra o diagrama de uma placa de CPU LPX. Na sua parte central existe um grande conector, no qual pode ser encaixado o riser card. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-81 Na sua parte traseira existem diversos conectores fixos, como os encontrados em placas ATX. São conectores para teclado, mouse, som, vídeo, interfaces seriais e paralelas, e eventualmente interfaces para modem, rede e USB. *** 35% *** Figura 10.99 Diagrama de uma placa de CPU LPX. Figura 10.100 Exemplos de conectores encontrados na parte traseira de uma placa de CPU LPX. A fonte de alimentação LPX é diferente das fontes AT e ATX. Possui 3 conectores: 1) 12 vias, similar ao das fontes AT, com tensões de +5V, +12V, -5V e –12V. 2) 6 vias, para a tensão de +3,3 volts. 3) Um conector de 3 vias com Power Switch e +5V Standby. Apesar de obsoleto, o padrão LPX oferece recursos de gerenciamento de energia, como os encontrados no padrão ATX. Um conector de 3 vias liga a fonte à placa de CPU, fornecendo a tensão de +5V Standby, com a qual o 10-82 Hardware Total PC pode ficar em modo de espera, um controle Power Switch, similar ao das fontes ATX. Placas NLX O padrão LPX caiu em desuso, sendo substituído pelo NLX. Diversos melhoramentos de engenharia foram introduzidos, visando facilitar a manutenção e a expansão, bem como o suporte a novos processadores. As placas NLX trabalham em conjunto com um riser card, porém de forma mais inteligente que no LPX. No padrão LPX, a placa de CPU era fixa ao gabinete, e sobre ela ficava encaixado o riser card. No padrão NLX, o riser card é que fica fixado ao gabinete, do lado da fonte. A placa de CPU NLX é encaixada lateralmente no riser card, bem como as placas de expansão (veja a figura 97). Desta forma a placa de CPU pode ser retirada com facilidade. Basta soltar as travas e movê-la lateralmente, fazendo o desencaixe do riser card. Além disso, a maioria dos cabos são ligados no riser card, e não na placa de CPU, o que torna a sua remoção ainda mais fácil. Desta forma um técnico pode rapidamente trocar uma placa de CPU ou retirá-la para alterar configurações de jumpers ou instalar um novo processador ou fazer uma expansão de memória. Terminado o trabalho, basta encaixar a palca de CPU novamente no riser card. Figura 10.101 Exemplo de riser card NLX (frente e verso). A figura 101 mostra o exemplo de um riser card NLX. Este é um modelo produzido pela Asus, e acompanha suas placas NLX. No verso do riser card encontramos o conector para a fonte de alimentação. Na parte frontal temos slots PCI e ISA, conectores das interfaces IDE, da interface para drives de disquetes, conexões para o painel frontal, etc. Na extremidade inferior encontramos o slot no qual é encaixada a placa de CPU NLX. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-83 *** 35% *** Figura 10.102 Conectores de uma fonte NLX. A figura 102 mostra os conectores existentes em uma fonte NLX. São idênticos aos encontrados em fontes de alimentação ATX. O conector principal, de 20 vias, traz as tensões de +5, +12, +3,3, -5 e –12 volts. O conector auxiliar é opcional, e raramente é utilizado, tanto em fontes ATX como em NLX. Os conectore para drive de disquetes, disco rígido, drive de CD-ROM também são idênticos aos dos demais tipos de fonte. *** 75% *** Figura 10.103 Interior de um PC no padrão NLX. Abaixo, encaixe da placa de CPU no riser card. Observe na figura 103 que o processador de uma placa NLX fica localizado em uma área desimpedida, não ficando obstruído por drives ou placas de expansão. Isto torna possível o uso de processadores no formato de cartucho, bem como o uso de coolers grandes, requisito básico para os PCs atuais de alto desempenho. Figura 10.104 Painel traseiro de uma placa de CPU NLX. A figura 104 mostra o exemplo de painel traseiro de uma placa de CPU NLX. Neste painel encontramos os conectores para mouse, teclado, vídeo, e 10-84 Hardware Total os demais conectores também encontrados nas placas ATX. A diferença está no posicionamento desses conectores. Gabinetes LPX e NLX A figura 105 mostra um típico gabiente NLX. As dimensões são bem parecidas com as de um modelo LPX, apesar de existirem várias difernças mecânicas. Figura 10.105 Um gabinete NLX (frente e verso). A figura 106 mostra o mesmo gabinete, porém desmontado. A tampa frontal foi removida (está à direita do gabinete), bem como a base para a instalação dos drives (está à esquerda do gabinete. Na parte direita vemos a fonte de alimentação. Na parte traseira existe uma fenda para acomodar o painel traseiro da placa de CPU, e fendas para ajustar a parte traseira das placas de expansão. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-85 Figura 10.106 Gabinete NLX desmontado. Placas de CPU para múltiplos processadores Podemos encontrar no mercado diversas placas de CPU que suportam múltiplos processadores. Muitas suportam dois processadores, outras suportam 4 e até 8. O fato de poderem ser usados 2, 4 ou 8 processadores depende não apenas da placa de CPU, mas também do processador. Alguns deles são projetados para permitir no máximo o processamento dual, outros permitem operar com 4 ou 8 processadores. 10-86 Hardware Total Figura 10.107 Placa de CPU com suporte para dois processadores Pentium III. Normalmente as placas com múltiplos processadores são destinados a servidores e workstations. Os processadores utilizados são em geral o Pentium II Xeon, Pentium III Xeon e Intel Xeon. Recentemente a AMD também entrou no mercado de sistemas multiprocessados, com seu processador Athlon MP. O Pentium III também foi projetado para operar com processamento dual (o mesmo ocorre com o Pentium II), sendo utilizado em placas de CPU duais de menor custo. Custo Normalmente uma placa de CPU para múltiplos processadores custa muito caro. Em geral possuem recursos avançados, como memórias de alta velocidade, slots PCI de 64 bits e 66 MHz e interfaces SCSI. Todos esses recursos são úteis para obter maior desempenho. Podemos entretanto encontrar alguns modelos de placas de CPU duais, especificamente para Pentium III, com custo reduzido. Sem interfaces SCSI e slots PCI de 66 MHz ou 64 bits, o custo é bastate reduzido, apesar de ainda ser bem maior que o de uma placa de CPU para um só processador. Desempenho Apesar do custo da placa ser elevado, existem ainda a questão do custo do processador. Em sistemas com um só processador, dobrar o clock não Capítulo 10 – Placas de CPU 10-87 significa necessariamente dobrar o desempenho. Em compensação, o preço do processador torna-se extremamente elevado quando usamos clocks maiores. Um modelo de 2 GHz, por exemplo, pode custar de 3 a 6 vezes mais que o de um modelo de 1 GHz. Nesse caso seria mais barato usar dois processadores de 1 GHz que um só processador de 2 GHz. Portanto o uso de um sistema com dois processadores permite atingir desempenho superior e com redução de custo em relação ao de um sistema monoprocessado de clock maior. O sistema operacional assume um papel fundamental no multiprocessamento. Usar um processador duas vezes mais rápido faz com que todos os softwares sejam executados de forma quase 2 vezes mais rápida. Na prática a velocidade não chega a dobrar, pois o tempo total para um processamento depende também dos acessos ao disco, à memória e ao vídeo. Se esses dispostivos já estiverem trabalhando próximos ao seu limite máximo de desempenho, o uso de um processador duas vezes mais rápido (ou mesmo de dois processadores iguais) não resultará em aumento substancial no desempenho. Sistemas opercionais como o Windows ME, Windows 95/98, Windows 3.x e MS-DOS não possuem recursos de multiprocessamento. Ao serem instalados em um PC com dois processadores, apenas um processador será usado. Já os sistemas Windows NT, Windows 2000 (e suas versões mais novas), Linux, Unix e vários outros usados em aplicações mais avançadas, oferecem recursos para uso de múltiplos processadores. Os aplicativos a serem utilizados nos sistemas duais poderão ter a execução mais rápida, desde que tenham sido projetados para usar o multiprocessamento. Muitos softwares para uso profissional fazem uso deste recurso, portanto terão a execução mais rápida se usados em uma placa com múltiplos processadores, operando sobre um sistema apropriado, como o Windows 2000. Softwares que não foram otimizados para aproveitar múltiplos processadores poderão não ficar mais velozes, mas ainda assim o computador ganhará velocidade quando são executados vários softwares ao mesmo tempo. O sistema operacional se encarregará de distribuir os programas de forma simétrica entre os processadores, beneficiando o desempenho. Overclock Overclock é uma “técnica de envenenamento” do processador, fazendo-o trabalhar mais rápido que o normal. Por exemplo, é possível fazer um K62/450 trabalhar com 550 MHz, programando o seu multiplicador para 5.5x, 10-88 Hardware Total ao invés de 4.5x, ou fazer um Pentium III/700 trabalhar em 933 MHz, programando o seu clock externo para 133 MHz, ao invés de 100 MHz. Praticamente todos os processadores podem ser acelerados por overclock, mas é preciso que você conheça alguns fatos a respeito. 1) Nem sempre o overclock funciona Se um processador foi projetado para trabalhar com um determinado clock, e o colocarmos para operar com um clock mais elevado, poderá apresentar comportamento errático. 2) O processador aquece mais Com maior aquecimento, o processador pode durar menos, ou mesmo danificar-se. 3) Os demais circuitos podem não suportar a velocidade Especificamente quando aumentamos o clock externo do processador (por exemplo, usando 133 MHz ao invés de 100 MHz), os demais circuitos do computador poderão não funcionar. Por exemplo, as memórias terão menos tempo para encontrar os dados requisitados, e poderão não conseguir fazê-lo. O barramento PCI, como opera com uma fração do clock externo do processador na maioria dos chipsets, também ficará acelerado, e as placas de expansão poderão apresentar erros. Existem placas de CPU projetadas para facilitar o overclock, apesar dos fabricantes não recomendarem que isto seja feito. Essas placas podem, por exemplo, ao usarem overclock externo, aumentarem apenas a velocidade do processador e das memórias, deixando os demais circuitos opernado em velocidade normal. 4) Não é recomendado pelos fabricantes Oficialmente, os fabricantes produzem chips em grandes quantidades, e testam cada um deles, determinando qual é o máximo clock que pode ser usado de forma confiável. Se for usado um clock mais elevado, a confiabilidade será menor. Além desses argumentos contrários, existem argumentos favoráveis: 1) Se funcionar no meu PC, qual é o problema em usá-lo? O overclock deve ser feito de forma experimental, individual, e de certo modo, artesanal. Algumas vezes é preciso trocar as memórias ou outras placas. Algumas vezes é preciso instalar um segundo ventilador. É muito difícil fazer isto em série, e é uma desonestidade quando é feito por revendedores de PCs, que oferecem um processador mais barato, operando Capítulo 10 – Placas de CPU 10-89 com overclock. Mas se um usuário assume o risco de fazê-lo, e funciona bem, é se ele é “dono do seu nariz”, é difícil dar um argumento contrário. 2) Melhorando a refrigeração, diminuem os riscos Se o maior inimigo do overclock é o excesso de aquecimento, o uso de um segundo ventilador, um gabinete espaçoso, e mesmo a instalação do computador em um ambiente refrigerado, diminuem os riscos resultantes do overclock. 3) Se o processador durar 2 anos ao invés de 20, qual é o problema? Os processadores podem durar muitos anos se usados em condições normais. Trabalhando em temperaturas elevadas, podem durar muito menos. Se um processador queimar depois de 2 anos de uso, não será um grande problema. Um chip com 2 anos já está provavelmente obsoleto, ou então pode ser comprado por preços bastante baixos. 4) Os fabricantes enganam a velocidade Existe o argumento de que na verdade todos os processadores, ou pelo menos quase todos, são capazes de operar com clocks mais altos. Por exemplo, a mesma forma produz o Athlon de 800, 850, 950 e 1000 MHz. Depois dos testes, seriam separados de acordo com a máxima velocidade suportada. Se todos puderem funcionar a 1000 MHz, alguns deles serão marcados com clocks menores apenas para poderem ser vendidos também nesta faixa de mercado. Ao comprar um desses chips de 800 MHz, por exemplo, poderíamos seguramente colocá-lo para trabalhar em 1000 MHz. Este autor desaconselha o uso indiscriminado do overclock. Muitos usuários o fazem por sua própria conta e risco. Se você faz overclock de forma consciente, um amigo seu com pouco conhecimento técnico poderá gostar e fazer o mesmo, sem conhecer os prós e contras. Thomas Pabst, brilhante autor do brilhante site Tom’s Hardware Page, recomenda, ensina e incentiva o uso do overclock. Sugerimos que os interessados no assunto não deixam de visitar o seu excelente site: http://www.tomshardware.com Overclock interno Este tipo de overclock resulta em aumento na velocidade de processamento, e não altera o funcionamento das memórias, barramentos e demais circuitos do computador. A velocidade mais alta existe apenas dentro do processador. Consiste em utilizar um multiplicador acima do recomendado. Por exemplo, 10-90 Hardware Total em um K6-2/450 o multiplicador usado deveria ser 4.5x, mas se for usado 5,5x, o clock interno será aumentado para 550 MHz. Um pouco mais de desempenho no processamento, mantendo em operação normal os demais circuitos do PC. No manual da sua placa de CPU existem instruções para a programação desses multiplicadores. Note que muitos processadores modernos são “travados”, ou seja, não aceitam a alteração dos multiplicadores. Overclock externo Este tipo de overclock atua diretamente sobre o clock externo do processador. Ao invés de usar os típicos 133 MHz, por exemplo, usamos opções como 140 ou 150 MHz, disponíveis na maioria das placas de CPU modernas. Conseguimos assim melhorar mais ainda o desempenho do PC, pois a memória cache e a memória DRAM, e quase sempre todas as placas de expansão estarão operando com velocidade mais elevada. Como todo o computador é acelerado, é também maior a chance de ocorrerem incompatibilidades. Podem ocorrer problemas nas transferências do disco rígido, no funcionamento da placa de vídeo, erros na cache e na DRAM. Overclock interno e externo A velocidade fica ainda maior, mas a chance do processador funcionar fica ainda mais reduzida. Consiste em aumentar, não só o clock externo, como também o multiplicador. Descobrindo a marca e o modelo da placa Para fazer manutenção ou expansão em placas de CPU, é absolutamente necessário consultar o manual da placa de CPU. Nele é explicada, por exemplo, a configuração de jumpers, sem a qual a placa não funciona. Além do manual, é preciso ter os drivers que habilitam o correto funcionamento da placa de CPU e suas interfaces. Muitas vezes ao fazer manutenção, o técnico constata que o usuário perdeu o manual da sua placa, bem como o CD-ROM que contém os drivers. Tanto o manual como os drivers podem ser obtidos pela Internet, no site do fabricante da placa de CPU, mas para isso é preciso saber qual é este fabricante, e também qual é o modelo da placa. Felizmente, é possível descobrir esta informação de forma indireta, graças a números de identificação que são colocados na tela quando o computador é ligado. De posse desses números, entre no site www.wimsbios.com e clique no item BIOS Numbers na página principal deste site. Serão apresentadas Capítulo 10 – Placas de CPU 10-91 explicações que permitem identificar o fabricante e o modelo da placa de CPU. Digamos que durante o boot seja apresentada, na parte inferior da tela, a seguinte informação: 06/30/97 - i430TX-2A59IA29C-00 Este é um típico número de BIOS Award: 2A59I: Indica o chipset i430TX A2: Indica o fabricante, A-Trend 9C: Indica o modelo, ATC-5000 A página apresenta extensas tabelas que identificam o chipset, os fabricantes e os modelos de algumas centenas de placas de CPU. Existem ainda links para todos os fabricantes mencionados. Placas de CPU com BIOS AMI apresentam uma identificação um pouco diferente, como: 51-0102-1101-00111111-101094-AMIS123-P A terceira seqüência de números, 1101, indica que a placa é fabricada pela Sunlogix Inc. Existe também uma extensa lista de números de BIOS para vários modelos de placas, de vários fabricantes. Esta mesma página oferece também os programas CTBIOS e CTPCI, que descobrem e informam o chipset, fabricante e modelo da placa de CPU. Veja por exemplo, na figura 108, as informações apresentadas pelo programa CTBIOS. Data do BIOS, fabricante do BIOS, fabricante da placa de CPU, modelo, chipset e ainda o endereço do fabricante na Internet. Tanto o CTBIOS como o CTPCI devem ser usados no modo MS-DOS, e não sob o ambiente Windows, ou seja, é preciso executar o boot com um disquete de MS-DOS para então usar esses programas. 10-92 Hardware Total Figura 14.108 Informações apresentadas pelo programa CTBIOS. Observe no exemplo da figura 108 que foi encontrado o fabricante FIC, cujo site está em www.fic.com.tw. Apesar de muitas informações estarem em alemão, é possível encontrar dados úteis, como a data do BIOS e o seu identificador (Award ID String). Este número também serve para identificar o chipset e o fabricante da placa de CPU. Por exemplo, 6A6LM indica que o chipset é o Via KT-133. O código F0 indica que o fabricante é a FIC. No site www.wimsbios.com, clicando no fabricante, será apresentada uma lista com vários modelos de placas de CPU do fabricante selecionado, e links para as versões atuais dos seus BIOS. Podemos desta forma obter também o manual da placa de CPU. Coolers Cada processador deve utilizar um cooler apropriado. Além de levar em conta o seu formato, devemos levar em conta a sua capacidade de dissipação de calor. Processadores mais quentes necessitam de coolers maiores, ou seja, com maior capacidade de dissipação de calor. Algumas placas de CPU são acompanhadas de um cooler, mas hoje são poucas as placas com esta característica. O processador pode vir acompanhado do cooler apropriado. Isto ocorre quando compramos um processador na versão “in a box”. Nesta modalidade de comercialização, o processador vem em uma caixa, juntamente com o cooler apropriado, e normalmente tem um período maior de garantia (em geral 3 anos). Os processadores também podem ser vendidos na forma avulsa. Os fabricantes os vendem em grandes quantidades, acomodados em formas, cada uma delas com vários processadores. Esta modalidade de venda é chamada de OEM. Processadores vendidos assim normalmente possuem menor garantia (em geral de um ano) e não são acompanhados de coolers, porém assim custam um pouco mais barato. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-93 *** 35% *** Figura 10.109 Processador Pentium III “in a box". Quando o processador é comprado na modalidade OEM, não vem acompanhado de cooler. É preciso então comprar um cooler apropriado para o processador utilizado. A figura 110 mostra um típico cooler para processadores que usam o Socket 7. Possui um conector para ser ligado na fonte de alimentação. Este tipo de cooler é obsoleto, já que não é o ideal para as placas que usam gerenciamento de energia. Explicando melhor, os computadores modernos podem desligar a maioria dos seus circuitos, permanecendo em estado de espera, gastanto pouquíssima energia. O cooler mostrado na figura 110, pelo fato de ser ligado diretamente na fonte de alimentação, permanece ligado mesmo durante o estado de espera, produzindo ruído e consumindo energia desnecessariamente. Figura 10.110 Cooler tradicional, para ser ligado na fonte de alimentação. 10-94 Hardware Total O tipo mais moderno de cooler é o mostrado na figura 111. Possui um conector próprio para ser ligado na placa de CPU. Este cooler possui também um tacômetro, circuito usado pela placa de CPU para medir a velocidade de rotação. Através deste tipo de conexão, a placa de CPU pode medir e controlar a rotação do ventilador. Pode aumentar a rotação quando a temperatura do processador aumentar; pode diminuir a rotação quando o processador estiver mais frio; pode desligar o ventilador quando o computador entra em estado de espera; finalmente pode detectar a ausência ou queda de rotação causada por defeito no ventilador ou por obstrução de sua hélice, problema que se não fosse detectado causaria o superaquecimento do processador e sua danificação. Figura 10.111 Cooler inteligente. Quanto maior é a dissipação de calor de um processador, maior tem que ser o seu cooler. A figura 112 mostra alguns coolers de vários tamanhos. Como encontramos processadores que dissipam pouco mais de 10 Watts, e outros que chegam a quase 70 Watts, encontramos no mercado coolers de todos os tamanhos. Capítulo 10 – Placas de CPU 10-95 *** 75% *** Figura 10.112 Coolers de vários tamanhos. Processadores que usam o formato de cartucho também necessitam de coolers para este formato. A figura 113 mostra alguns desses coolers. Note que existem modelos com um, dois ou três ventiladores. Figura 10.113 Coolers para processadores com formato de cartucho. Com a chegada de processadores que dissipam mais de 50 watts, surgiu a necessidade de coolers mais potentes. Para terem facilidade de dissipar melhor o excessivo calor gerado pelos processadores modernos, esses coolers precisam ser ainda maiores, ter seu ventilador operando com rotação mais elevada e usarem formatos especiais que facilitem a rápida transferência de calor para o ar. A Thermaltake (www.thermaltake.com) é um fabricante que tem se destacado no mercado de coolers de alta performance. Seus produtos podem ser encontrados com facilidade em todo o Brasil. 10-96 Hardware Total Figura 10.114 Coolers da Thermaltake. ////// FIM ///////////////////////// Capítulo 11 Memórias Leitura e escrita Podemos dividir as memórias em duas grandes categorias: ROM e RAM. Em todos os computadores encontramos ambos os tipos. Cada um desses dois tipos é por sua vez, dividido em várias outras categorias. ROM ROM significa read only memory, ou seja, memória para apenas leitura. É um tipo de memória que, em uso normal, aceita apenas operações de leitura, não permitindo a realização de escritas. Outra característica da ROM é que seus dados não são perdidos quando ela é desligada. Ao ligarmos novamente, os dados estarão lá, exatamente como foram deixados. Dizemos então que a ROM é uma memória não volátil. Alguns tipos de ROM aceitam operações de escrita, porém isto é feito através de programas apropriados, usando comandos de hardware especiais. Uma típica aplicação da ROM é o armazenamento do BIOS do PC, aquele programa que entra em ação assim que o ligamos. Este programa testa a memória, inicializa o hardware e inicia a carga do sistema operacional. RAM Significa random access memory, ou seja, memória de acesso aleatório. Este nome não dá uma boa idéia da finalidade deste tipo de memória, talvez fosse mais correto chamá-la de RWM (read and write memory, ou memória para leitura e escrita). Entretanto o nome RAM continua sendo utilizado por questão de tradição. Em operação normal, o computador precisa fazer não apenas o acesso a dados e instruções, através de leituras na memória, mas também guardar resultados, através de operações de escrita na memória. Além de permitir leituras e escritas, a RAM tem outra característica típica: 11-2 Hardware Total trata-se de uma memória volátil, ou seja, seus dados são apagados quando é desligada. Por isso quando desligamos o computador e o ligamos novamente, é preciso carregar o sistema operacional. Resumindo, as principais características da ROM e da RAM são: Significado Faz leituras Faz escritas Perde dados ao ser desligada ROM Read only memory SIM NÃO NÃO RAM Random access memory SIM SIM SIM Em linhas gerais, essas são as características das memórias tipos ROM e RAM. Existem entretanto ROMs que permitem gravações, e RAM que não perdem dados, como veremos adiante. Encapsulamentos de ROMs Quase sempre você irá encontrar ROMs fabricadas com encapsulamento DIP cerâmico ou plástico, como vemos na figura 1. Figura 11.1 ROM com encapsulamento DIP. O encapsulamento DIP (dual in-line package) cerâmico é mais utilizado pelas ROMs do tipo EPROM (ou UV-EPROM). Essas ROMs possuem uma janela de vidro, através da qual os dados podem ser apagados através de raios ultra-violeta. Depois de apagadas, podem ser novamente gravadas. Em uso normal esta janela deve permanecer tampada por uma etiqueta. Portanto nunca retire a etiqueta da ROM expondo sua janela de vidro, pois ela pode ser apagada por exposição prolongada à luz natural. Podemos ainda encontrar ROMs com outros encapsulamentos diferentes do DIP. Um encapsulamento relativamente fácil de encontrar é o PLCC (plastic leadless chip carrier), mostrado na figura 2. Capítulo 11 - Memórias 11-3 Figura 11.2 ROM com encapsulamento PLCC. Encapsulamento das RAMs Os chips de memória RAM também podem ser encontrados em diversos formatos, sendo que o mais comum é o encapsulamento SOJ (small outline package J-lead), mostrado na figura 3. Você encontrará com freqüência este encapsulamento nos chips que formam os módulos de memória e nos que forma a memória de vídeo, encontrados em placas de vídeo. Figura 11.3 Chips de RAM com encapsulamento SOJ. Também é comum encontrar chips de RAM com encapsulamento QFP (quad flatpack). São usados por chips que formam a cache L2 em placas de CPU com cache externa, e nos chips que formam a memória de vídeo. 11-4 Hardware Total Figura 11.4 Chips de RAM com encapsulamento QFP. Não confunda chip de memória com módulo de memória. Os chips de RAM com encapsulamento SOJ que mostramos na figura 3 são montados em pequenas placas chamadas módulos de memória, que serão apresentados mais adiante. Encapsulamento de módulos de memória Até o início dos anos 90, as memórias dos PCs usavam encapsulamento DIP e eram instaladas, chip por chip. Trabalho fácil para um técnico, mas uma tarefa bastante complexa para um usuário que nunca fez este tipo de trabalho. Os módulos de memória foram criados para facilitar a sua instalação, não só por parte do usuário, mas também pela indústria eletrônica. É muito mais rápido conectar um módulo de memória que instalar um grande número de chips avulsos. Figura 11.5 Chip de memória com encapsulamento DIP e módulos de memória SIPP e SIMM. Os primeiros módulos de memória eram chamados SIPP (single inline pin package), e foram lançados em meados dos anos 80. Este módulo era uma Capítulo 11 - Memórias 11-5 pequena placa com chips de memória e terminais (“perninhas”) para encaixe no soquete apropriado. O processo de fabricação foi simplificado com a adoção dos módulos SIMM (single inline memory module). Ao invés de utilizar terminais de contato como o SIPP, esses módulos têm um conector na sua borda. O soquete para este tipo de módulo é um pouco mais complicado, porém o processo de fabricação dos módulos tornou-se mais simples, e sua instalação mais rápida. Módulos SIPP caíram em desuso no início dos anos 90, sendo substituídos pelo formato SIMM. Esses módulos forneciam 8 bits simultâneos e precisavam ser usados em grupos para formar o número total de bits exigidos pelo processador. Processadores 386 e 486 utilizam memórias de 32 bits, portanto os módulos SIMM eram usados em grupos de 4. Por exemplo, 4 módulos iguais, com 4 MB cada um, formavam um banco de 16 MB, com 32 bits. Os módulos SIMM usados até então tinham 30 contatos, portanto eram chamados de SIMM/30, ou módulos SIMM de 30 vias (ou 30 pinos). Ainda eram bastante comuns em meados dos anos 90, mas já existiam na época, módulos SIMM de 72 vias (SIMM/72), que forneciam 32 bits simultâneos. Em placas de CPU 486, um único módulo SIMM/72 formava um banco de memória com 32 bits. Esses módulos, apesar de serem mais práticos que os SIMM/30, eram pouco utilizados, até o lançamento do processador Pentium. O Pentium trabalha com memórias de 64 bits, portanto seriam necessários 8 módulos SIMM/30 para formar um banco de memória. Isto tornaria a produção complexa, além de ocupar uma grande área na placa de CPU apenas para os módulos de memória. Os fabricantes passaram então a adotar os módulos SIMM/72. Dois desses módulos eram suficientes para formar um banco de 64 bits. Já em 1996 era praticamente impossível encontrar à venda módulos SIMM/30, exceto no mercado de peças usadas. Figura 11.6 Módulos SIMM/30 e SIMM/72. 11-6 Hardware Total Visando uma integração de componentes ainda maior, foram criados módulos que fornecem 64 bits simultâneos. Esses módulos são chamados DIMM/168 (dual inline memory module), e possuem 168 vias. Um único módulo DIMM/168 forma um banco de memória com 64 bits. É exatamente o número de bits utilizados pelos processadores modernos (Pentium 4, Pentium III, Athlon, Duron, Celeron) e os não tão modernos, como K6, K62, K6-III, Pentium Pro, Pentium II, Pentium MMX, etc. Figura 11.7 Módulo DIMM/168. Se você precisar dar manutenção em uma placa de CPU Pentium produzida entre 1995 e 1997, tem grandes chances de encontrar um módulo COAST (Cache on a Stick). Este tipo de módulo era usado para formar a memória cache de algumas placas de CPU Pentium, e também de algumas placas de CPU 486 e 586 produzidas naquela época. Note que os módulos COAST para placas de CPU Pentium são um pouco diferentes dos utilizados para placas de CPU 486/586. Os módulos para Pentium usam memórias SRAM do tipo Pipelined Burst, que normalmente têm o encapsulamento TQFP. Módulos para 486/586 usam em geral memórias SRAM assíncronas, com o encapsulamento PSOP. Os dois tipos são mostrados na figura 8. Figura 11.8 Módulos COAST. A figura 9 mostra os principais módulos de memória descritos aqui. Capítulo 11 - Memórias 11-7 Figura 11.9 Módulos de memória. Dois novos tipos de memória prometem ser comuns nos computadores avançados, a partir de 2001. São as memórias RAMBUS (RDRAM) e as memórias DDR SDRAM. Memórias RAMBUS usam o o encapsulamento RIMM de 184 vias (figura 10). Este tipo de módulo é muito parecido com os demais apresentados até aqui, exceto pelo fato de poder ter uma chapa metálica cobrindo seus chips. Note que o módulo da figura 10 não possui esta chapa, que atua como um dissipador de calor. Esses módulos têm tamanho similar ao dos módulos DIMM/168, cerca de 13 centímetros. Entretanto não existe risco de conexão em um soquete errado, já que as duas fendas existentes do conector só se ajustam aos soquetes apropriados. Figura 11.10 Módulo RIMM/184. Também bastante parecidos são os módulos DIMM/184, utilizado pelas memórias DDR SDRAM. A medida é similar à dos módulos DIMM/168 e RIMM/184, mas esses módulos também possuem um chanfro característico que impede o seu encaixe em um soquete errado. Figura 11.11 Módulo DIMM/184. 11-8 Hardware Total Módulos DIMM/168, DIMM/184 e RIMM/184 têm larguras semelhantes (13,3 cm), mas diferenças bastante sutis. A forma mais fácil de reconhecer a diferença é através dos chanfros existentes no seu conector. O DIMM/184 é o único que possui um só chanfro, enquanto o DIMM/168 e o RIMM/184 possuem dois chanfros. Os dois chanfros do DIMM/168 dividem os contatos do conector em três grupos, enquanto os dois chanfros do RIMM/184 ficam mais próximos do centro, mas não existem contatos entre os dois chanfros do RIMM/184. Uma outra diferença: os módulos DIMM/168 possuem um chanfro em forma de semi-circunferência em cada lateral. Os módulos DIMM/184 possuem dois chanfros em cada lateral. RAM estática Até agora abordamos os encapsulamentos usados pelos módulos de memória. Vamos agora apresentar, do ponto de vista eletrônico, os principais tipos de memória RAM. Não confunda tipo com formato. Memórias com formatos (encapsulamentos) iguais podem ser de tipos eletronicamente diferentes, portanto devemos tomar cuidado para não utilizar memórias inválidas, iludidos por formatos aparentemente corretos. RAMs estáticas e dinâmicas RAMs podem ser divididas em duas grandes categorias: RAMs estáticas (SRAM) e RAMs dinâmicas (DRAM). A DRAM é a memória usada em larga escala nos PCs. Quando dizemos que um PC possui, por exemplo, 128 MB, tratam-se de 128 MB de DRAM. São memórias baratas e compactas, o que é um grande atrativo. Por outro lado, são relativamente lentas, o que é uma grande desvantagem. Por esta razão, os PCs utilizam em conjunto com a DRAM, uma memória especial, mais veloz, chamada cache, que serve para acelerar o desempenho da DRAM. Há poucos anos, a chamada cache L2 era formada por chips de SRAM, localizados na placa de CPU. Atualmente a cache L2 faz parte do núcleo dos processadores modernos. A DRAM por sua vez pode ser subdividida em outras categorias, sendo as principais:      DRAM FPM DRAM EDO DRAM SDRAM DDR SDRAM Capítulo 11 - Memórias  11-9 RDRAM Em termos cronológicos, a DRAM foi usada do final dos anos 70 até o final dos anos 80. Em meados dos anos 80 surgiu a FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM), bastante utilizada até meados dos anos 90. Passaram então a ser comuns as memórias EDO DRAM (Extended Data Out DRAM), que por sua vez foram substituídas pela SDRAM a partir de 1997. A partir de 2000, a SDRAM começou a dar lugar à DDR SDRAM e à RDRAM. Memórias SRAM existem desde os anos 60, e memórias DRAM desde os anos 70. Ao contrário do que o nome sugere, a DRAM não é caracterizada pela rapidez, e sim pelo baixo custo, aliado à alta capacidade, em comparação com a SRAM. A alta capacidade é devida ao fato das suas células de memória serem mais simples. Com células mais simples, é possível criar chips com maior número de células de memória. Em compensação, o mecanismo de acesso às suas células de memória é mais complicado. Na RAM estática, basta fornecer o endereço e o comando (leitura, por exemplo), e depois de um certo tempo (tempo de acesso), os dados estarão presentes nas suas saídas. Da mesma forma, nas operações de escrita, basta fornecer ao chip o valor a ser armazenado e o endereço onde deve ser feito este armazenamento, acompanhado do comando de gravação. Passado o tempo apropriado (tempo de acesso), os dados estarão gravados. Funcionamento da SRAM A figura 12 mostra o diagrama simplificado de uma SRAM. Ela recebe endereços (provenientes do processador), e pode enviar os dados que estão armazenados no endereço especificado, ou armazenar os dados neste endereço, de acordo com os sinais de controle (leitura/escrita). *** 35% *** Figura 11.12 Diagrama simplificado de uma SRAM. A figura 13 mostra o diagrama de blocos de uma SRAM, de forma mais detalhada. O chip usado neste exemplo tem a organização de 8kx8, ou seja, 11-10 Hardware Total 8k células de 1 byte (8 bits). Podemos encontrar chips SRAM com diversas outras organizações, com várias capacidades diferentes. O tamanho das células mais comuns são 8, 16 e 32 bits, mas encontramos também modelos com células de 9, 18 e 36 bits para uso em aplicações que exigem detecção e correção automática de erros, como veremos mais adiante neste capítulo. *** 75% *** Figura 11.13 Diagrama de blocos de um chip de memória SRAM. Para endereçar os 8 kB no chip da figura 13, são necessários 13 bits de endereço (213 = 8192 = 8k). Portanto o chip tem 13 entradas para endereços: A0, A1, A2, A3, A4, ... , A10, A11, A12 Neste chip de memória, as células são organizadas em uma matriz com 256 linhas de 32 colunas. As 256 linhas usam 8 bits para serem endereçadas (A1A8), e as 32 colunas usam 5 bits de endereços (A0, A9, A10, A11, A12). Os pinos I/O0, I/O1, ... , I/O7 são ligados ao barramento de dados. Nas leituras, os dados lidos da matriz de células passam pelos sense amplifiers (amplificadores que detectam os bits armazenados na célula selecionada) e os enviam para os pinos de saída. Nas operações de escrita, os dados presentes no barramento são enviados ao buffer de entrada e então armazenados na matriz de células, na posição selecionada pelo endereço. O chip possui dois sinais de chip enable (CE1 e CE2) que servem para ativar o seu funcionamento. Esta ativação é feita quando CE1=0 e CE2=1. Para fazer uma gravação usamos WE (Write Enable) = 0, e para leitura, usamos OE (Output Enable) = 0. Capítulo 11 - Memórias 11-11 Figura 11.14 Leitura de uma SRAM. A figura 14 mostra o diagrama de tempo de uma operação de leitura em uma memória estática. Inicialmente o barramento de dados da memória encontra-se em alta impedância (tristate). Estando o endereço desejado previamente selecionado, fazemos CE1= 0 e CE2 = 1. A seguir ativamos o sinal Output Enable, fazendo OE = 0. O barramento de dados, que anteriormente estava em Tristate, passa a apresentar os dados da célula selecionada. Note que depois de um tempo T1 a partir do instante em que o chip é habilitado (CE1=0 e CE2=1), os dados já estão prontos para serem enviados para o barramento de dados, mas só o são efetivamente depois que transcorre um tempo T2 com o sinal OE ativado. Passado um tempo T3 depois que OE é desativado (OE=1), o barramento de dados voltará a ficar em alta impedância. Figura 11.15 Escrita em uma SRAM. A figura 15 mostra o diagrama de tempo de uma operação de escrita em uma RAM estática. É preciso que o endereço seja selecionado, que os dois sinais de chip enable sejam ativados (CE1=0 e CE2=1) e que o sinal de output enable seja desativado (OE=1). Os dados a serem gravados são fornecidos ao barramento de dados (Data IN Valid), e o sinal Write Enable é ativado. Os dados na entrada devem permanecer estáveis durante um tempo mínimo T1, com o sinal WE ativado em zero. Passado este período mínomo, o sinal WE pode ser desativado. Células de memória estática 11-12 Hardware Total Uma célula de memória básica tem o circuito equivalente ao da figura 16. Este circuito tem a capacidade de armazenar um bit. O bit armazenado pode ser lido na saída Y. Para armazenar bits, as entradas R e S são ativadas de acordo com o valor desejado. *** 35% *** Figura 11.16 Célula de memória. Veremos a seguir como construir este circuito utilizando transitores MOS. O princípio básico da célula de memória é a ligação de dois inversores, como mostra a figura 17. Este circuito tem a capacidade de armazener um bit. Se a entrada do primeiro inversor tem um bit 0, sua saída tem o valor 1. Este 1, sendo enviado ao segundo inversor, produzirá um resultado 0 na saída. Este 0 por sua vez é enviado à entrada do primeiro inversor, mantendo o circuito estabilizado, com o valor 0 na saída (segundo inversor). *** 35% *** Figura 11.17 Par de inversores ligados desta forma podem armazenar bits. Na mesma figura, na parte inferior, vemos que nesta situação temos um bit 1 na entrada do primeiro inversor, e na sua entrada teremo um bit 0. Este 0 será recebido pelo segundo inversor, produzindo um bit 1 na sua saída. Sabemos portanto que o circuito armazena bits, mas é preciso algo que possa indicar o valor do bit a ser armazenado. O uso de portas NAND como na figura 16, permite usar as entradas R e S para indicar o bit a ser gravado. Na figura 18 vemos como o circuito completo é implementado na prática, utilizando 6 transistores MOS. Capítulo 11 - Memórias 11-13 Figura 11.18 Célula de SRAM com tecnologia MOS. A célula básica da figura 18 é formada pelos dois inversores CMOS, destacados em cinza (transistores T1/T2 e T3/T4). Alguns fabricantes utilizam resistores no lugar de T1 e T3, resultando em células de 4 transitores e 2 resistores. Os dois transistores adicionais (T5 e T6) são usados para ler e para gravar bits. A operação de gravação consiste no seguinte: a) Os sinais D e D’ são ativados de acordo com o bit que deve ser armazenado. Para armazenar um bit 1, fazemos D=1 e D’=0. Para armazenar um bit 0, fazemos D=0 e D’=1. b) Estando definidos os valores de D e D’, o sinal SELECT é ativado. Isso ativará os dois transistores ligados em D e D’, transferindo seus valores para a célula. Quando o sinal SELECT é desativado, o bit permanecerá armazenado na célula. Note que o SELECT é definido a partir do endereço da posição de memória a ser acessada. A operação de leitura consiste em ligar o sinal SELECT, fazendo com que os valores de D e D’ passem a indicar o bit armazenado na célula. Esses sinais passam pelos amplificadores de saída, e de acordo com seus valores, fornecerão uma cópia do bit que estava armazenado na célula. SRAM assíncrona x SRAM síncrona Assim como ocorre com a DRAM, a SRAM pode ser dividida em inúmeras categorias: Assyncrhonous SRAM, Syncrhonous SRAM, Dual Port SRAM, SyncBurst SRAM, ZBL SRAM, NoBL SRAM, Pipelined Burst SRAM e vários outros nomes. É verdade que existem excesso de nomes, pois um mesmo tipo de SRAM pode receber nomes diferentes de fabricantes 11-14 Hardware Total diferentes. Todas essas tecnologias são baseadas na célula de memória apresentada na figura 18, e nas suas variações (6 transitores ou 4 transistores + 2 resistores). A diferença está nos circuitos que são ligados ao redor da matriz de células. Vamos apresentar então essas diversas tecnologias, começando pelas memórias SRAM Assíncronas e Síncronas (Assynchronous SRAM e Syncrhonous SRAM). A SRAM Assíncrona é o tipo mais simples, apresentado na seção anterior “Funcionamento da SRAM”. Conforme mostramos na figura 13, ao redor da matriz de células temos apenas os seletores de endereços, registradores e buffers de entrada e amplificadores e buffers de saída. Ao contrário do que ocorre com a SRAM síncrona, que é sempre comandada a partir de um clock, a SRAM assíncrona não utiliza clock. Seus controles são assíncronos, e consistem em sinais como Chip Enable (CE), Output Enable (OE) e Write Enable (WE). Essas memórias apresentavam tempos de acesso como 35, 25, 20 e 15 ns, e eram muito utilizadas para formar a cache de processadores 386, 486 e 586, bem como em aplicações que não exigiam clocks muito elevados. A maioria desses processadores operavam com clocks externos de até 33 MHz, e alguns deles chegando a 40 MHz (Ex: Am486DX2-80). Quanto mais elevado é o clock, menor deveria ser o tempo de acesso das SRAM assíncronas. Um 486DX2-80 opera com clock externo de 40 MHz, o que corresponde a um ciclo de 25 ns. O tempo de acesso da SRAM deveria então ser bem reduzido, entre 10 e 15 ns. Quando a SRAM não era suficientemente veloz, era preciso utilizar wait states, programados pelo CMOS Setup. Isto tornava o acesso à SRAM mais lento. Com a introdução do Pentium e do barramento externo de 66 MHz, um novo tipo de memória ainda mais veloz tornou-se necessário, pois o cliclo já chegava a 15 ns. Note que já existiam memórias SRAM mais velozes, porém de baixa capacidade e extremamente caras. Apenas para ilustrar, saiba que desde o início dos anos 90 existiam memórias SRAM com tempos de acesso inferiores a 0,1 ns. Essas memórias eram caríssimas e destinam-se ao uso em supercomputadores e aplicações de alta velocidade. A indústria de memórias não é movida apenas pelo mercado de PCs, mas o peso deste mercado é bastante significativo. As memórias SRAM para PCs, apesar de não terem dificuldades tecnológicas na sua produção, precisam ter alta capacidade e baixo custo. O que tem ocorrido em termos de tecnologia de memórias para PCs é o desenvolvimento de novos tipos de memória com baixo custo, alta capacidade e alta velocidade, na medida certa para o uso em PCs. Capítulo 11 - Memórias 11-15 Para permitir o funcionamento em freqüências a partir de 50 MHz, tornou-se vantajoso o uso de memórias sínronas. Essas memórias têm como principal característica o fato de serem comandadas a partir de um clock. Atualmente tanto a SRAM como a DRAM usadas nos PCs são síncronas. *** 75% *** Figura 11.19 Transferência de dados em uma SRAM síncrona. A figura 19 mostra o funcionamento de uma SRAM síncrona. Além do sinal CE (sinal que habilita o chip) e ADSC (sinal que dá início ao ciclo), temos um sinal de clock (CLK) que sincroniza todos os eventos. No instante T1, o endereço desejado (A1) deve ser entregue aos pinos do chip, e os sinais CE e ADSC devem ser ativados. O barramento de dados, indicado como Q, encontra-se neste instante em repouso, ou seja, em tristate. No instante T2 é completado mais um ciclo, mas os dados ainda não estão disponíveis. Apenas no instante T3, no final do segundo ciclo, o dado armazenado no endereço A1 estará presente no barramento de dados. A partir daí a memória entregará automaticamente, nos instantes T4, T5 e T6, os dados armazenados nas posições de memória seguintes (A1+1, A1+2 e A1+3). Por exemplo, ao fornecer o endereço 1000, a memória entregará os dados armazenados nos endereços 1000, 1001, 1002 e 1003. Como a entrega do primeiro dado demorou 2 ciclos e os dados seguintes foram entregues em intervalos de 1 ciclo, dizemos que esta memória está operando no modo 2-11-1. Dizemos ainda que a memória tem latência de 2 ciclos. Memórias mais lentas podem necessitar operar com latência de 3 ciclos (3-1-1-1, por exemplo). A latência é necessária para que os circuitos internos da memória tenham tempo de encontrar a célula desejada. Uma vez encontrada, as células seguintes são localizadas de forma mais rápida, já que ocupam posições consecutivas. Enquanto a SRAM assíncrona tem sua velocidade especificada pelo seu tempo de acesso, ou seja, o tempo que demora para encontrar o dado endereçado (medido em nano-segundos), a SRAM síncrona tem sua velocidade indicada pelo seu clock, ou seja, o máximo clock com o qual pode operar (medido em MHz). Eventualmente a SRAM síncrona pode ter 11-16 Hardware Total também sua velocidade indicada pelo tempo de ciclo, que é igual ao inverso do clock. Veja por exemplo os tempos de ciclo e clocks das versões do chip MT58L64L18PT, fabricado pela Micron Technology. Este chip tem 64k células de 18 bits, e é oferecido para clocks de 100, 133 e 166 MHz. Modelo MT58L64L18PT-10 MT58L64L18PT-75 MT58L64L18PT-6 Ciclo 10 ns 7,5 ns 6 ns Clock 100 MHz 133 MHz 166 MHz As SRAM síncronas dividem-se por sua vez em diversas outras categorias, dependendo do seu modo de operação. Modo Pipelined As memórias SRAM síncronas já apresentavam um melhoramento de desempenho em comparação com as assíncronas, para freqüências de 50, 60 e 66 MHz. Entretanto logo surgiu a necessidade de operar com freqüências ainda mais elevadas, não permitidas pela tecnologia tradicional com a qual eram construídas as primeiras SRAM síncronas. Para premitir freqüências de operação mais elevadas, os fabricantes de memória introdiziram o modo pipelined. A idéia é bastante simples e resulta em clocks maiores, mesmo utilizando células de memória idênticas. Estamos falando da época em que foi ultrapassada a barreira dos 66 MHz, mas levando em conta memórias mais atuais, a mesma tecnologia que permite construir memórias atuais “não pipelined” de 133 MHz permite também produzir memórias pipelined de 166 MHz. Figura 11.20 Diferença entre a SRAM Pipelined e a non-Pipelined. Capítulo 11 - Memórias 11-17 A diferença entre os dois tipos está mostrado na figura 20. Um chip de memória SRAM síncrona comum (chamado de non-pipelined ou flowthroug) tem em seus buffers de saída o valor idêntico ao apresentado pelos sense amplifiers, que por sua vez reproduzem o valor lido da matriz de células de memória. Os valores presentes no barramento de dados do chip precisam permanecer estáveis durante um tempo mínimo, para que o processador e o chipset possam fazer a sua leitura. A necessidade deste tempo mínimo impede que a matriz de células dê início ao próximo ciclo de leitura, ou seja, ela precisa “esperar um pouco”. Nas memórias pipelined, os dados recebidos da matriz de células passam pelos amplificadores e são armazenados em registradores de saída (output registers). Ao contrário do buffer, que se limita a passar adiante os valores lidos nas suas entradas, o registrador é capaz de memorizar suas entradas e manter esses valores memorizados nas suas saídas, mesmo que as entradas posteriormente mudem de valor. Graças aos registradores, a saída do barramento de dados da memória fica estabilizada, e a matriz de células pode ser novamente usada para o próximo acesso. Como graças ao registrador a matriz de células não precisa mais “esperar” a leitura do dado pelo processador, temos um maior aproveitamento, resultando em maior velocidade. Apesar de possibilitar operar com clocks mais elevados, uma SRAM pipelined tem a desvantagem de exigir um ciclo a mais para o carregamento do registrador. Enquanto os modelos não pipelined operam no modo 2-1-1-1 (5 períodos), os modelos pipelined operam com 3-1-1-1 (6 períodos), porém com freqüêncais mais elevadas. Por exemplo, em 66 MHz (ciclo de 15 ns), uma transferência de uma SRAM não pipelined demoraria 75 ns (5 x 16 ns), mas a 100 MHz (ciclos de 10 ns) uma transferência de uma pipelined SRAM demoraria 60 ns (6 x 10 ns). A mesma SRAM não conseguiria operar no modo 2-1-1-1 a 100 MHz, e exigiria usar o modo 3-2-2-2, bem mais lento. Portanto para clocks acima de 66 MHz, a SRAM do tipo pipelined começa a levar vantagem sobre memórias SRAM não pipelined de tecnologia semelhante (com células obtidas pelo mesmo processo de fabricação, e em conseqüência, de mesmo preço). Ao adotarem a operação em modo pipeline, as memórias SRAM síncronas passaram a ser chamadas de Pipelined Burst SRAM. As memórias SRAM síncronas porém sem o recurso pipeline passram a ser chamadas apenas de Burst SRAM, Syncrhonous Burst SRAM, SyncBurst SRAM ou Flow-Through SyncBurst SRAM. Note que apesar desses nomes, as memórias SRAM Pipelined também são síncronas e também operam em modo burst, portanto podem ser ainda chamadas de Pipelined Syncrhonous Burst SRAM. 11-18 Hardware Total Os dois tipos de Syncronous Burst SRAM foram criados especificamente para operar como caches secundárias em placas de CPU equipadas com processadores Pentium e superiores. Até hoje encontramos essas memórias formando a cache L2 nas placas com Socket 7 (Ex: K6-2). Também foram utilizadas na formação da cache L2 discreta dos processadores com encapsulamento em cartucho, como Pentium II, Pentium III Katmai e nas primeiras versões do AMD Athlon. DDR e QDR Memórias DDR SDRAM foram criadas visando a operação em clocks ainda mais delevados. Elas utilizam a técnica DDR (Double Data Rate), na qual duas matrizes de células independentes são acessadas por dois clocks (na figura 21 os clocks são K e K#). O sinal K# tem o valor oposto de K, ou sejam tratam-se de clocks complementares, requisito comum em todos os dispositivos que operam com DDR. Na figura 21, o endereço é fornecido à memória e é ativado o sinal LD#. O sinal R/W# deve permanecer com o valor 1, indicando operação de leitura. Na segunda descida do clock K, o primeiro dado estrá disponível. Os três dados seguintes serão fornecidos a cada meio período de K, portanto são duas transferências por cada ciclo, característica do modo double data rate. Figura 11.21 Ciclo de leitura em uma DDR SRAM. A tabela a seguir mostra como exemplo, as versões do chip DDR SRAM MT57V256H36PF, produzido pela Micron Technology. São oferecidas versões de 166, 200, 250 e 300 MHz. Note que esses clocks, ao utilizarem double data rate, resultarão em equivalentes a 333, 400, 500 e 600 MHz. Modelo Ciclo Clock Capítulo 11 - Memórias MT57V256H36PF-3.3 MT57V256H36PF-4 MT57V256H36PF-5 MT57V256H36PF-6 11-19 3.3 ns 4 ns 5 ns 6 ns 300 MHz 250 MHz 200 MHz 166 MHz Memórias QDR (Quad Data Rate), ao contrário do que possa parecer, não são como DDRs que fazem 4 transferências por ciclo. São na verdade memórias com dois barramentos de dados independentes, um de entrada e um de saída. Cada um deles opera com double data rate. Quando ambos estão operando ao mesmo tempo, temos como resultado uma taxa de dados quadruplicada em relação ao clock. Memórias DDR SRAM e QDR SRAM são indicadas para aplicações de alta velocidade, como cache, memória de vídeo em placas de alto desempenho, redes e interfaces de alta velocidade. ZBT ou NoBL SRAM Essas são memórias SRAM síncronas, capazes de operar no modo burst, oferecidas em versões pipelined e flow-throug, mas com uma sutil diferença: Podem fazer a transição imediata entre um ciclo de leitura e um ciclo de escrita, sem a necessidade de pausas (latency ou turnaround). Todos os demais tipos de SRAM síncrona têm a limitação de não poderem passar imediatamente de uma leitura para escrita, ou vice-versa. A razão disso é que o sistema de endereçamento interno da memória tem diferenças, nas leituras e nas escritas. É preciso então tempo para a memória desativar internamente o endereçamento da leitura e ativar o endereçamento da escrita, e vice-versa. Memórais ZBT (Zero Bus Turnaround) ou NoBL (No Bus Latency) ou Network SRAM – o nome varia conforme o fabricante – têm seus circuitos internos de endereçamento organizado de forma que o mesmo endereçamento usado para a leitura é usado também para a escrita, portanto não tem necessidade esperar pela desabilitação de um circuito e a habilitação de outro quando são feitas inversões entre operações de leitura e gravação. Dual Port SRAM Este é um tipo especial de memória que pode ser acessada simultaneamente por dois barramentos independentes. A figura 22 mostra o diagrama de uma memória Dual Port. 11-20 Hardware Total *** 75% *** Figura 11.22 Diagrama de uma Dual Port SRAM. Como vemos, existem dois conjuntos de sinais independentes, com barramento de dados, endereços e controle. Até os circuitos internos são simétricos e independentes. Ambos acessam uma única matriz de células de memória. Note que existem muitos casos em que são usadas memórias comuns e existe mais de um circuito que faz acessos. A memória DRAM de uma placa de CPU, por exemplo, é acessada pelo processador, pelo chipset, pela placa de vídeo AGP, pelas interfaces de disco rígido e por outras interfaces que operam com DMA (acesso direto à memória). A diferença é que nesses casos, apenas um dispositivo pode acessar a memória a cada instante, e todos os demais têm que aguardar. Já no caso das memórais Dual Port, os dois dispositivos podem realizar acesso simultâneos. A matriz de células é dividida em bancos independentes, de modo que é mínima a possibilidade de colisão, ou seja, quando ambos os circuitos querem acessar o mesmo banco. Apenas quando ocorre colisão, um circuito terá que esperar pelo acesso. Existem inúmeras aplicações para memórias Dual Port. Um exemplo é a cache externa em placas com múltiplos processadores (não estamos falando de PCs, mas de máquinas mais sofisticadas). Placas de vídeo de alto desempenho também podem fazer uso deste tipo de memória. Ao mesmo tempo em que a memória de vídeo está sendo lida e transferida para o monitor, o chip gráfico pode fazer seus acessos a esta mesma memória. Placas digitalizadoras de vídeo de alto desempenho também podem usar o mesmo recurso. Capítulo 11 - Memórias 11-21 1T-SRAM Como vimos, as células de memória SRAM são formadas por 6 transistores, ou então por 4 transitores e 2 resistores. Estamos nos referindo às memórias que usam a tecnologia MOS, já que existem vários outros tipos. Um exemplo são as memórais bipolares, que são ainda mais velozes, porém menos densas, mais caras e com maior dissipação de calor. Existe ainda um tipo especial de memória SRAM chamada de 1T-SRAM. Cada célula utiliza apenas um transitor e um capacitor. Este capacitor é o responsável pelo armazenamento de uma carga que representa um bit, e é na verdade construído com o mesmo material usado na formação dos transitores. Esta tecnologia foi criada pela MoSys, que por sua vez a licenciou para vários outros fabricantes, como UMC, NEC e Sony. Note que este tipo de célula de memória não é na verdade estático. Trata-se de uma memória dinâmica, porém é acrescida de circuitos internos (refresh transparente, por exemplo), que a tornam do ponto de vista externo, similar a uma SRAM. Memórias DRAM que fazem refresh interno existem há vários anos, e são chamadas de RAM pseudo-estáticas. Tempo de acesso O tempo de acesso é um parâmetro muito importante, relacionado com a velocidade das memórias. Aplica-se especificamente às memórias SRAM assíncronas, e indica o tempo necessário para que os dados estejam disponíveis, medido a partir do instante que o chip de memória está habilitado, através da entrada CE (chip enable). Na figura 23, o tempo de acesso é T1. Note que os dados estarão disponíveis desde que o sinal OE (output enable) seja selecionado previamente. Se não for selecionado, os dados não estarão disponíveis. Figura 11.23 Tempo de acesso de uma SRAM assíncrona. No chip de memória da figura 24 encontramos a inscrição IS61C256AH-20N. O sufixo –20 indica que seu tempo de acesso é de 20 ns. Este chip faz parte da cache externa de uma placa de CPU 486. 11-22 Hardware Total *** 35% *** Figura 11.24 Chip de SRAM com tempo de acesso de 20 ns. Não faz sentido falar em “tempo de acesso” no caso das memórias síncronas. Ao invés disso especificamos o seu clock (ou o período de duração do ciclo) e a latência. Nos chips encontramos sufixos que indicam o clock ou o período, dependendo do fabricante. O período é igual a 1 segundo dividido pelo clock. Por exemplo, um clock de 100 MHz corresponde a um período de 10 ns. Ciclo 20 ns 15 ns 13,3 ns 12 ns 10 ns 8 ns 7,5 ns Clock 50 MHz 66 MHz 75 MHz 83 MHz 100 MHz 125 MHz 133 MHz Ciclo 7 ns 6 ns 5 ns 4 ns 3,3 ns 3 ns 2,5 ns Clock 143 MHz 166 MHz 200 MHz 250 MHz 300 MHz 333 MHz 400 MHz Quando dizemos que um chip de memória tem ciclo de 10 ns, não quer dizer que demorará 10 ns até entregar um dado. Dependendo do tipo de memoria, irá demorar 2 ou 3 ciclos par entregar o primeiro dado (isto é o que chamamos de latência), o que neste caso corresponde a 20 ou 30 ns. A partir do fornecimento do primeiro dado, os três dados seguintes são entregues a cada 10 ns, desde que a memória esteja operando em modo burst. Wait states O wait state é um recurso que permite o uso de memórias lentas com processdores rápidos. Para isso basta “avisar” o processador para que espere um pouco mais antes de ler os valores do seu barramento de dados (nas operações de leitura), ou que espere um pouco mais antes de finalizar uma escrita, para dar tempo às memórias para receberem o dado. O funcionamento é exemplificado na figura 25. Capítulo 11 - Memórias 11-23 *** 75% *** Figura 11.25 Acessos à memória. a) sem wait state b) com 1 wait state Ao fazerem acessos aleatórios na memória externa, o processador espera normalmente 2 ciclos. O ciclo tem duração de acordo com o clock externo do processador. Por exemplo, com clock externo de 100 MHz, o ciclo tem duração de 10 ns. Uma operação normal de leitura, com duração de 2 ciclos, é mostrada na parte A da figura 25. Durante o primeiro ciclo (T1) o processador deve entregar o endereço ao barramento, juntamente com outros sinais de controle. No final do ciclo seguinte, o processador testa o sinal da sua entrada de controle RDY (Ready). Se estiver em nível 0, significa que o ciclo pode ser finalizado, e que o dado estará disponível no seu barramento de dados. Quando as memórias não são suficientemente velozes, o seu circuito de controle (faz parte do chipset) pode retardar o envio do sinal RDY. Se no final do ciclo T2 o sinal RDY não estiver ativado (ou seja, com valor 0), o processador automaticamente esperará mais um ciclo. Esta “prorrogação”, representada pelo segundo T2 na parte B da figura 25, é o que chamamos de 1 wait state. O processador pode aguardar mais 2, 3 ou quantos wait states adicionais forem necessários, até que o circuito controlador da memória ative o sinal RDY com valor 0, o que finaliza o ciclo. No nosso exemplo, usar um wait state aumentou o tempo total da leitura para 30 ns. Com 2 wait states teríamos 40 ns, com 3 wait states teríamos 50 ns, e assim por diante. Cabe ao BIOS da placa de CPU programar o chipset com o número recomendado de wait states suficiente para as memórias em uso. Note que os processadores possuem dois pinos de Ready. O primeiro é o RDY que acabamos de apresentar, e se aplica a leituras e escritas aleatórias, ou seja, que não usam o modo burst. O segundo controle é o BRDY, que é usado quando o processador faz leituras e escritas no modo burst. Nesta modalidade são feitas transferências em grupos de 4. Uma transferência normal em modo burst obedece à temporização 2-1-1-1, mas através do sinal BRDY, o processador pode operar em outros modos, como 3-1-1-1, 3-2-2-2, 42-2-2, e assim por diante. Portanto os wait states podem ser usados tanto em operações assíncronas quanto síncronas. 11-24 Hardware Total RAM dinâmica, modos FPM e EDO Memórias estáticas têm células relativamente grandes, em geral com 6 transistores. Como resultado, essas memórias são pouco densas, ou seja, não permitem a obtenção das elevadas capacidades de memória exigidas pelos PCs modernos, a menos que utilizemos um número muito grande de chips. Além de exigir muito espaço, o uso de memórias estáticas resulta em custo bem elevado. As células de DRAM As memórias dinâmicas (DRAM) foram criadas visando obter redução de espaço, aumento de capacidade e redução de custo. Uma célula de DRAM é formada por um transistor e um capacitor, como vemos na figura 26. O tamanho do capacitor é pequeno em comparação com o do transitor, portanto o espaço ocupado é o de praticamente um transistor por célula. *** 35% *** Figura 11.26 Uma célula de DRAM. O funcionamento desta célula é extremamente simples. Para gravar um bit, basta colocá-lo em D e ativar a linha SELECT. Isto fará com que a tensão em D seja transferida para o capacitor. A seguir a linha SELECT é desligada, e o capacitor irá menter através de sua carga, o valor do bit armazenado. A operação de leitura é um pouco mais complexa. Inicialmente a linha D é carregada com a tensão de alimentação, através da sua capacitância. Quando a linha SELECT é ligada, a carga armazenada no capacitor da célula e a carga armazenada na linha D são distribuídas, resultando em tensões iguais. Se o capacitor estava originalmente descarregado (bit 0), ocorrerá uma pequena redução na tensão existente em D. Se o capacitor já estava carregado (bit 1), não ocorrerá esta redução. O novo valor de D será portanto igual ao original (o que indica bit 1) ou sensivelmente menor que o original (o que indica bit 0). Os chamados sense amplifiers percebem esta Capítulo 11 - Memórias 11-25 diferença e identificam se o bit armazenado era 1 ou 0. Note que esta leitura é destrutiva, pois altera o valor armazenado no capacitor. Terminada a leitura, o bit identificado é novamente gravado na célula, o que restaura seu valor original. Além do funcionamento desta célula ser relativamente complicado, existe mais um agravante: o capacitor se descarrega depois de alguns milésimos de segundo. Para que os bits não sejam perdidos é preciso que toda a memória seja periodicamente lida, restaurando as cargas dos capacitores. É o que chamamos de refresh. A matriz de células de memória DRAM é um grande grupo de linhas SELECT que se cruzam com linhas D. Para endereçar uma célula de memória é preciso selecionar a linha SELECT e a linha D, em função do endereço desejado. A figura 27 mostra de forma simplificada, a construção de uma célula de DRAM. A célula real é mais complexa, tridimensional. As várias linhas D e SELECT são dispostas de forma perperndicular, formando uma matriz. Figura 11.27 Construção de uma célula de DRAM. É comum chamar a matriz de células de DRAM de “matriz capacitiva”. Não deixa de estar correto, pois os capacitores são os responsáveis pelo armazenamento dos bits. Note entretanto que o transitor ocupa um espaço bem maior, como vemos na figura 27. O capacitor é mantido com o menor tamanho possível para que o processo de fabricação resulte em chips com mais células. Capacitores maiores só teriam como vantagem, a permanência da carga por um período maior, mas ainda assim na faixa de milésimos de segundo, não resolvendo o problema da necessidade de refresh. 11-26 Hardware Total Estrutura interna de uma DRAM A figura 13 mostra de forma simplificada, a estrutura interna de uma DRAM. A matriz de células é dividida em linhas e colunas. Para acessar a matriz é preciso que o chip de memória receba primeiro o número (ou endereço) da linha desejada, e depois o endereço da coluna. Os dados lidos são enviados para o barramento de dados. O mesmo ocorre na operação de escrita, sendo que os dados são recebidos do barramento de dados e colocados na célula selecionada. Dois sinais RAS e CAS servem para indicar quando estão presentes os endereços da linha e coluna. Alguns chips necessitam receber um sinal externo MA, para comandar o demultiplexador de endereços, enviando os números da linha e coluna para os circuitos apropriados. A maioria dos chips de DRAM mais modernos não utiliza este controle, fazendo sua geração internamente em função dos sinais RAS e CAS. *** 75% *** Figura 11.28 Diagrama simplificado de uma DRAM. A figura 29 mostra o diagrama completo de um chip de memória DRAM, com capacidade de 16M x 4. Possui portanto 16 M células de memória, e cada uma delas possui 4 bits. Esses bits são representados no diagrama como DQ0, DQ1, DQ2 e DQ3. Para endereçar essas 16M células, o chip tem 12 bits de endereço. Como o endereço é fornecido em duas etapas (linha e coluna), são ao todo 24 bits, exatamente o necessário para endereçar 224 = 16M células. Capítulo 11 - Memórias 11-27 *** 75% *** Figura 11.29 Diagrama completo de um chip DRAM. Observe ainda na figura 29 que como o chip do exemplo tem “células de 4 bits”, existem ao todo 4 bancos de células independentes. Cada um deles recebe 4096 linhas (sinais SELECT das figuras 26 e 27) e 4096 colunas, que são os sinais de dados (são os sinais D nas figuras 26 e 27). Vemos ainda o chip do exemplo tem um módulo chamado REFRESH CONTROLLER. Este módulo é capaz de realizar internamente as operações de refresh (é o que chamamos de self refresh), aliviando o trabalho dos circuitos externos. Tradicionalmente, o refresh tem sido feito pelo controlador de memória DRAM (que faz parte do chipset). Em aplicações nas quais o sistema tem que ficar em estado de espera, o chipset pode ser desligado e o próprio chip de memória se encarrega de realizar internamente o refresh. Quando o chip de SRAM não faz self refresh, cabe ao controlador de memória realizar esta operação, que consiste em fazer leituras periódicas nas linhas da matriz. Acessando uma DRAM Como vimos, o mecanismo de acesso às células da DRAM é bem mais complexo que o da SRAM. Suas células de memória são organizadas em uma matriz, formada por linhas e colunas. Por exemplo, uma DRAM com 1 Mbit é formada por uma matriz quadrada, com 1024 linhas e 1024 colunas (podem existir formatos diferentes, como 2048x512). Para acessar uma dessas células de memória, é preciso primeiro fornecer à DRAM o endereço da linha, seguindo de um sinal chamado RAS (Row Address Strobe). Serve para indicar que o endereço da linha está pronto. A seguir deve ser fornecido à memória o endereço da coluna, seguido do sinal CAS (Column Address Strobe). Passado mais um pequeno tempo, o dado daquela célula de memória cujos números da linha e coluna foram fornecidos, estará presente e pronto para ser lido pelo processador ou pelo chipset. 11-28 Hardware Total Note que os processadores não “enxergam” a memória desta forma, não estão preparados para gerar sinais RAS e CAS, nem para dividir o endereço em linha e coluna. O processador simplesmente indica o endereço de memória que deseja acessar, e a seguir envia um comando de leitura ou escrita. Cabe ao chipset converter os sinais de acesso à memória vindos do processador, em sinais compatíveis para a DRAM. Esta é a função de uma parte do chipset chamada Controlador de DRAM. Figura 11.30 O Chipset é encarregado de controlar o acesso à DRAM. O trabalho completo do chipset (controlador de DRAM) para obter um dado proveniente da DRAM é resumido na seguinte seqüência: 1) Chipset recebe do processador, o endereço da célula a ser acessada 2) Chipset desmembra o endereço em duas partes: linha e coluna 3) Chipset envia à DRAM, o endereço da linha 4) Chipset envia à DRAM o sinal RAS 5) Chipset envia à DRAM o endereço da coluna 6) Chipset envia à DRAM o sinal CAS 7) A DRAM acessa o dado armazenado nesta célula e o entrega ao chipset 8) Chipset obtém o dado e o encaminha para o processador Cada uma dessas micro-etapas leva um pequeno tempo para ser executada. O tempo total necessário para que o processador receba o dado solicitado da memória é igual à soma desses tempos. É preciso que você entenda bem este mecanismo para que possa compreender as memórias mais novas. Capítulo 11 - Memórias 11-29 Figura 11.31 Ciclo de leitura em uma DRAM. A figura 31 mostra o ciclo de leitura em uma DRAM. Começa com a ativação do sinal RAS, que é colocado em nível 0. Neste momento o barramento de endereços da memória (ADDR) deve estar preparado com o número da linha (ROW) a ser acessada. Após um tempo especificado, o barramento de endereços deve receber o número da coluna, e a seguir deve ser ativado o sinal CAS. Logo a seguir, o barramento de dados (DQ), que antes estava em tristate, entregará o dado lido da célula selecionada. Note que para isso é preciso que o sinal OE (Output Enable) seja ativado em zero. Chamamos tempo de acesso da memória DRAM, o tempo transcorrido entre a ativação do RAS e a chegada do dado lido. Uma memória com especificação –50, por exemplo, demorará 50 ns para entregar o dado lido a partir do instante da ativação do RAS. Utilizando a estutura básica da matriz de células de DRAM, vários outros tipos de memória têm sido desenvolvidos nos últimos anos. As principais forma a FPM DRAM, EDO DRAM, SDRAM, DDR SDRAM, RDRAM. Todas elas são mais avançadas que a DRAM original, resultando em maior velocidade, mas ainda assim todas utilizam matrizes de células idênticas. A diferença está nos circuitos internos que dão acesso a essas células. Por exemplo, usando 4 matrizes de células operando de forma simultânea, temos a SDRAM. Este tipo de memória opera de forma síncrona, e demora um tempo inicial para acessar o primeiro dado, e a seguir transfer os 3 dados seguintes (lidos das outras três matrizes de células) em rápida velocidade. Chips construídos como duas SDRAM operando em parlelo deram origem à DDR SDRAM, que são duas vezes mais rápidas. Usando 16 ou 32 matrizes funcionando em conjutno, temos a RDRAM (Rambus RAM). FPM DRAM Essas memórias foram usadas nos PCs antigos, em praticamente todos os PCs 386, 486 e 586 e nos primeiros PCs Pentium. No passado eram encontradas no encapsulamento DIP, depois foram produzidas em módulos SIPP e SIMM/30. É correto dizer que todos os módulos SIPP e SIMM eram formados por chips de FPM DRAM. Chips de FPM DRAM também foram 11-30 Hardware Total utilizados em módulos SIMM/72, mas não é correto dizer que todo módulo SIMM/72 é do tipo FPM DRAM. Era comum encontrar módulos SIMM/72 tanto com FPM DRAM como com EDO DRAM. Memórias FPM DRAM são capazes de operar no chamado Fast Page Mode. A idéia é muito simples. A maioria dos acessos à memória são feitos em células consecutivas. Considere por exemplo um grupo de 4 acessos às posições consectivas mostradas na figura 32. Figura 11.32 Quatro células de memória consecutivas. Os endereços dessas 4 células consecutivas são: Linha Linha Linha Linha 277, coluna 277, coluna 277, coluna 277, coluna 320 321 322 323 Lembre-se que cada linha é acompanhada de um sinal RAS, e cada coluna é acompanhada de um sinal CAS. Ora, quando tomamos posições consecutivas de memória, as linhas são as mesmas e o que varia é apenas a coluna. Seria então uma perda de tempo repetir no segundo, terceiro e quarto acessos, o número da linha. Basta indicar o número da coluna. O chamado Fast Page Mode tem como principal característica, o acesso a várias colunas de uma mesma linha, bastando que sejam fornecidos os endereços das colunas, seguidos do sinal CAS, sem a necessidade de repetir o número da linha. O acesso à primeira posição de memória de um grupo é feito pelo mesmo mecanismo já explicado para as DRAMs convencionais: 1) Chipset recebe do processador, o endereço da célula a ser acessada Capítulo 11 - Memórias 11-31 2) Chipset desmembra o endereço em duas partes: linha e coluna 3) Chipset envia à DRAM, o endereço da linha 4) Chipset envia à DRAM o sinal RAS 5) Chipset envia à DRAM o endereço da coluna 6) Chipset envia à DRAM o sinal CAS 7) A DRAM acessa o dado armazenado nesta célula e o entrega ao chipset 8) Chipset obtém o dado e o encaminha para o processador Os acessos seguintes são mais rápidos porque exigem menos etapas: não é preciso fornecer o sinal RAS nem o endereço da linha: 5) Chipset envia à DRAM o endereço da próxima coluna 6) Chipset envia à DRAM o sinal CAS 7) A DRAM acessa o dado armazenado nesta célula e o entrega ao chipset 8) Chipset obtém o dado e o encaminha para o processador Digamos que o tempo total para realizar as 8 etapas (1 a 8) do acesso à primeira célula seja 100 ns, e que para cada um dos três acessos seguintes, o tempo das etapas (5 a 8) seja de 40 ns. Se a DRAM não fosse do tipo FPM, todos os acessos seriam iguais ao primeiro, e o tempo total seria de 100 + 100 + 100 + 100, ou seja, 400 ns. Com a FPM DRAM, o tempo total seria 100 + 40 + 40 + 40, ou seja, 220 ns, bem mais rápido. Poderíamos a princípio pensar que o chipset “cronometra” 100 ns para o primeiro acesso, e depois 40 ns para cada um dos acessos seguintes. É mais ou menos isso o que ocorre, entretanto o chipset não conta o tempo em ns. Sua base de tempo é o ciclo de clock, a sua menor unidade de tempo. A duração de um ciclo de clock depende do clock utilizado pelo chipset, que em geral é o mesmo clock externo do processador: Clock 33 MHz 40 MHz 50 MHz 60 MHz 66 MHz 75 MHz 83 MHz Período 30 ns 25 ns 20 ns 16,6 ns 15 ns 13,3 ns 12 ns Clock 95 MHz 100 MHz 133 MHz 166 MHz 200 MHz 266 MHz 400 MHz Período 10,5 ns 10 ns 7,5 ns 6 ns 5 ns 3,75 ns 2,5 ns De um modo geral, para obter o valor do período, dado em ns, basta dividir 1000 pelo número de MHz. Considere por exemplo um Pentium-200, operando com clock externo de 66 MHz, ou seja, ciclos de 15 ns. Todas as suas operações são feitas em múltiplos de 15 ns, ou seja, 15 ns é a sua 11-32 Hardware Total unidade básica de tempo. Aquela FPM DRAM que precisa operar com a temporização 100/40/40/40, será controlada pelo chipset com a temporização 7-3-3-3. São 7x15 = 105 ns para o primeiro acesso e 3x15 = 45 ns para cada um dos acessos seguintes. Os processadores modernos, bem como seus chipsets, são orientados para fazer transferências em blocos de 4 acessos consecutivos. Entretanto as memórias FPM podem realizar várias transferências consecutivas em Fast Page Mode, desde que todas elas dentro da mesma linha. Em um caso extremo, considerando uma matriz de 1024x1024, podemos dar início à leitura da primeira coluna de uma linha, e ler todas as 1023 células consecutivas desta mesma linha. Processadores e chipsets fazem por padrão leituras de 4 células consecutivas, mas outros dispositivos podem tirar melhor proveito lendo um número maior de células. Por exemplo, uma placa de vídeo ao usar memórias FPM, pode fazer corresponder cada linha do vídeo a uma linha da DRAM, e usar transferências em Fast Page Mode para enviar os pixels consecutivos para o monitor. Figura 11.33 Lentura em Fast Page Mode. A figura 33 mostra o diagrama de tempo de um ciclo em Fast Page Mode, com 3 leituras consecutivas. Como dissemos, o número de transferências consecutivas pode variar, desde que dentro da mesma linha. O tempo de acesso da memória, acrescido de um intervalo inicial para a prepareção do endereço da linha, é o tempo total que é preciso esperar até que o primeiro dado seja acessado. A partir daí, mantendo a linha RAS ativada, alteramos o endereço da coluna e aplicamos pulsos em CAS. O intervalo entre a chegada de dois dados consecutivos será TPC, que é um tempo bem menor que o tempo de acesso da memória. Quando o RAS é desativado, termina a transferência em Fast Page Mode. Figura 11.34 Informações do manual de um chip de FPM DRAM. Capítulo 11 - Memórias 11-33 Nos manuais dos chips de memória existem todas as informações sobre a sua temporização. A figura 34 mostra a tabela extraída do manual de um certo chip de FPM DRAM. Este chip é oferecido em duas versões: -5 e –6, o que corresponde a tempos de acesso (tRAC) de 50 e 60 ns, respectivamente. Encontramos outras informações, como o tRC, que é o tempo total dos ciclos de leitura. Note que o tempo total do ciclo é bem maior que o tempo de acesso, pois leva em conta todas as operações envolvidas, não só o acesso. Outra informação importante é o tPC, o tempo de ciclo em Fast Page Mode. Note que esses dois chips têm esses tempo iguais a 30 e 35 ns, respectivamente, que são valores consideravelmente menores que o tempo de acesso. Podemos ainda encontrar outras informações, como o tCAC, que é o tempo de acesso medido a partir da ativação do CAS. Em uma placa de CPU cabe ao chipset receber os dados da DRAM para enviá-los ao processador ou à cache. O chipset deve ser ajustado de acordo com a velocidade da DRAM em uso. Este ajuste é feito através do CMOS Setup, e normalmente aparece com nomes como “DRAM Read Cycle” e “DRAM Write Cycle”. Digamos que a placa de CPU em uso opere com clock externo de 66 MHz, o que corresponde a ciclos de 15 ns. Digamos que estejamos usando memórias FPM DRAM com as seguintes características: tRAC = 70 ns tPC = 40 ns Como o período de clock é de 15 ns, são necessários 5 ciclos (75 ns) para englobar o tempo de acesso, e 3 ciclos (45 ns) para englobar tPC. Ciclos adicionais são necessários no início do primeiro acesso, pois como vimos, o tempo de acesso é contado a partir da ativação do RAS, mas o ciclo de leitura começa antes disso. Se reservarmos 2 ciclos iniciais para o início da transferência, o primeiro acesso seria feito após 7 ciclos. A memória estaria operando portanto com a temporização 7-3-3-3. Com memórias um pouco mais rápidas, de 60 ou 50 ns, pode ser possível utilizar menos ciclos, e operar com temporizações como 6-3-3-3, 7-2-2-2 ou 6-2-2-2. Tudo depende de serem reduzidos os valores do tempo de acesso (tRAC) e do ciclo de FPM (tPC). Nas placas de CPU que usavam este tipo de memória, o CMOS Setup usa uma configuração padrão com valores grandes, para que a placa funcione com memórias de várias velocidades. Ao utilizar memorias mais rápidas, tempos menores podem ser usados, mas o ajuste é feito manualmente e experimentalmente no CMOS Setup, em um processo de “envenenamento”. 11-34 Hardware Total Quanto ao encapsulamento, a maioria das memórias FPM DRAM, assim como a EDO DRAM e outras mais modernas, apresentam em geral os formatos SOJ e TSOP, mostrados na figura 35 e já apresentados no início deste capítulo. O número de pinos dependerá da capacidade, do número de bits de dados e dos bits de endereços. Observe na figura 35 que os pinos representam o barramento de dados (DQ), de endereços (A0, A1, etc.) e os sinais de controle, como RAS, CAS, OE, WE, etc. Existem ainda os pinos de alimentação (VCC) e terra (VSS ou GND). Figura 11.35 Chips de memória com encapsulamentos SOJ e TSOP. EDO DRAM Bastante comum a partir de 1995, a EDO (Extended Data Out) DRAM é obtida a partir de um melhoramento de engenharia nas memórias FPM DRAM. A idéia é bastante simples. Após completar um ciclo de leitura e fornecer os dados lidos, pode dar início a um novo ciclo de leitura, mas mantendo em suas saídas, os dados da leitura anterior. O resultado é uma economia de tempo, o que equivale a um aumento de velocidade. É suportada por todas as placas de CPU Pentium, a partir das que apresentam o chipset i430FX. As primeiras placas de CPU Pentium II também as suportavam, porém essas memórias caíram em desuso, sendo logo substituídas pela SDRAM tão logo o Pentium II se tornou comum (1998). Módulos de memória EDO DRAM utilizaram muito o encapsulamento SIMM/72 (assim como a FPM DRAM). Também é possível encontrar módulos de memória EDO DRAM usando o encapsulamento DIMM/168, porém são mais raras nesta versão. Memórias EDO também são capazes de operar em Page Mode, ou seja, fazer transferências de vários dados consecutivos, com a ativação apenas do sinal CAS. Também são chamadas de Hyper Page Mode, enquanto as Capítulo 11 - Memórias 11-35 memórias FPM comuns passaram a ser chamadas também de SPM (Standard Page Mode). Figura 11.36 Funcionamento da EDO DRAM. O primeiro acesso a uma memória EDO é feito no mesmo tempo que em uma memória FPM, mas a sua vantagem aparece nos acessos seguintes, como ocorre nas transferências em Page Mode. A figura 36 mostra a diferença entre uma memória FPM e uma EDO, ambas operando em Page Mode. Nas memórais FPM, a descida do CAS ativa o dado, enquanto a sua subida o desativa. Portanto, antes de fornecer a próxima coluna, é preciso dar tempo para que o processador ou o chipset recebam os dados, para só então levantar o CAS, para finalmente ativá-lo em seguida para a próxima leitura. Nas memórias EDO, a subida do CAS não desativa o dado. Desta forma pode ser dado início ao fornecimento da próxima coluna, ao mesmo tempo em que o dado está presente no seu barramento. Somente quando o CAS é novamente ativado é que o dado é desativado. De certa forma, a EDO DRAM faz dois trabalhos em paralelo. Mantém os dados nas suas saídas enquanto recebe o número da próxima coluna para acesso. Pelo fato de estender o tempo durante o qual os dados ficam ativos, essas memórias recebem o nome de Extended Data Out (EDO). O ganho de velocidade não é excepcional, mas muito bem vindo. Se uma FPM DRAM opera com a temporização 7-3-3-3, a EDO DRAM com células idênticas opera com 7-2-2-2. Melhor ainda, como o último dado lido em um ciclo fica disponível por mais tempo, o próximo ciclo também pode começar mais cedo, portanto o período de 7 ciclos para o primeiro acesso pode ser reduzido para 6 ciclos, resultando na temporização 6-2-2-2. Neste caso é um ganho de desempenho de 33% em relação à FPM DRAM. Nas placas de CPU este ajuste de temporização é feito através do CMOS Setup. 11-36 Hardware Total Memórias EDO DRAM foram muito utilizadas entre 1995 e 1997, em placas de CPU Pentium com barramento externo de 50, 60 e 66 MHz. Alguns modelos mais velozes podiam operar com barramentos de 75 e 83 MHz em placas para processadores Cyrix 6x86, mas muitas vezes o funcionamento era instável. Somente com a chegada da nova geração de memórias (SDRAM) tornou-se confiável o funcionamento com clock superiores a 66 MHz. Módulos de memória EDO DRAM em geral apresentavam o encapsulamento SIMM de 72 vias. Entretanto, SIMM/72 não é sinônimo de EDO DRAM, já que podemos encontrar também módulos SIMM/72 com memórais FPM, e alguns módulos DIMM/168 com memórais EDO DRAM, apesar de raros. As placas de CPU que suportavam memórias EDO DRAM em geral suportavam também memórias FPM, o que possibilitou uma transição tranqüila entre as duas tecnologias. Também era possível usar nessas placas, ambos os tipos de memória ao mesmo tempo, desde que em bancos diferentes. Refresh Como vimos, as células de DRAM, sejam elas do tipo normal, FPM, EDO, SDRAM, DDR, RDRAM ou que usem qualquer outra tecnologia, necessitam de refresh, ou seja, precisam ser lidas periodicamente, em intervalos de alguns milisegundos, para que não percam seus dados. Ler todas as células de um chip de DRAM seria uma operação bastante demorada, mas felizmente essas leituras não precisam ser feitas célula por célula, e sim, linha por linha. É fácil entender porque quando analisamos o mecanismo de acesso às células da matriz. Figura 11.37 Acesso a uma célula de memória. Capítulo 11 - Memórias 11-37 Na figura 37 vemos o acesso à célula localizada na linha 4, coluna 6. Uma leitura nesta célula servirá para fazer o seu refresh, mas para tornar a operação de refresh mais eficiente, os circuitos que controlam a matriz fazem a leitura simultânea de todas as células da linha selecionada. Todas são lidas ao mesmo tempo, ou seja, todas as células da linha passam por um refresh, mas os circuitos que controlam as colunas enviarão para o barramento de dados, apenas o valor da célula desejada. Fazer o refresh em toda a matriz de células consiste em acessar seqüencialmente cada uma das suas linhas. Por isso nos ciclos de refresh não é necessário especificar a coluna, apenas a linha. O ciclo de refresh também é chamado de RAS Only. Figura 11.38 Ciclo de refresh pelo método RAS Only. Chips de memória DRAM mais modernos oferecem outros métodos de refresh, mas o tradicional RAS Only sempre é suportado. Outro método oferecido nas memórias modernas é o CBR (CAS-Before-RAS). Consiste em aplicar simplesmente um sinal de CAS, seguido por um sinal RAS, ou seja, no ordem inversa da utilizada nas operações normais. Esta condição fará com que a memória utilize o endereço de linha presente em um contator interno (Refresh Counter). O cliclo de refresh pelo método CBR, além de ser mais curto, não necesita que seja fornecido um endereço para a memória, já que ela irá gerar este endereço de linha internamente. Note que nem todos os chips de DRAM oferecem este recurso. Outro recurso ainda melhor oferecido em modelos mais novos de FPM DRAM e EDO DRAM, e presente em todas as memórias mais novas (SDRAM, DDR e RDRAM) é o Self Refresh. Essas memórias possuem um contador interno para endereçar seqüencialmente todas as suas linhas, bem como circuitos que realizam o refresh dessas linhas. Desta forma o controlador de memória DRAM (faz parte do chipset) não precisa enviar à memória, sinais de refresh. 11-38 Hardware Total Nos manuais dos chips de DRAM encontramos sempre a indicação do período de refresh (tREF, refresh period). Seu valor é dado em milésimos de segundo. É o tempo máximo que as células podem suportar de forma segura, sem perder os dados. A cada período de refresh, todas as linhas da memória precisam ser lidas para que dados não sejam perdidos. Memórias DRAM antigas apresentavam períodos de refresh de 2 ou 4 ms. As primeiras versões do IBM PC, produzidas no início dos anos 80, usavam memórias DRAM modelo 4116. Essas memórias tinham a organização de 16k x 1, portanto 8 delas formavam um banco de 16 kB, e 4 bancos formavam 64 kB. Elas tinham um período de refresh de 2 ms, ou seja, a cada 2 milésimos de segundo, todas as suas linhas tinham que ser lidas. A matriz de 16k células tem 128 linhas e 128 colunas (128 x 128 = 16.384). Portanto a cada 2 milésimos de segundo tinham que ser feitas 128 operações de refresh. O intervalo entre duas operações de refresh consecutivas deveria ser portanto de: 2 ms  128 = 15,625 s Como o IBM PC não tinha um controlador de refresh específico, era utilizado o canal 0 do controlador de DMA (8237A DMA Controller) para realizar leituras repetitivas, fazendo assim o refresh. Pulsos de clock a cada 15,625 s eram gerados pelo chip 8253 (programmable interval timer), que também era responsável pela geração dos sons que iam para o PC Speaker. O IBM PC XT já utilizava chips de DRAM mais modernos, como o 4164 (64kx1). Esses chips tinham matrizes de 256x256, duas vezes maiores, mas seu período de refresh também era maior, com 4 ms. Desta forma os pulsos de refresh a cada 15,625 s eram suficientes para o correto funcionamento das memórias. Nas placas de CPU atuais, o refresh não é mais feito por DMA, apesar dos seus chipsets conterem circuitos compatíveis com o controlador 8237A, porém é utilizado para outras funções. Sendo assim, o canal 0 de DMA está livre para outras aplicações nos PCs modernos. Memórias FPM antigas necessitavam de refresh externo. Modelos mais novos de FPM DRAM e EDO DRAM eram oferecidos em versões com e sem self refresh. As memórias mais novas operam exclusivamente com self refresh. Capítulo 11 - Memórias 11-39 Um outro tipo de memória que também faz refresh interno é a chamada pseudo static RAM. Essas memórias, além de fazerem o refresh, possuem também circuitos internos que desmembram o endereço em linha e coluna, e geram os sinais RAS e CAS. Externamente esses chips possuem sinais de dados, endereços, chip enable (CE), write enable (WE) e output enable (OE). Para todos os efeitos, comportam-se como RAMs estáticas. Note que as atuais memórias DRAM fazem refresh interno mas seus sinais de controle são típicos de memórias dinâmicas, dados, endereços divididos em linha e coluna, RAS, CAS, write enable e output enable. Porque a DRAM é mais lenta que a SRAM É um erro clássico afirmar que o refresh é o culpado pela lentidão da DRAM. É uma grande injustiça, pois o tempo perdido com o refresh não chega a comprometer o desempenho do computador. No IBM PC e no PC XT, as leituras da memória duravam cerca de 0,8 s, e ocorriam a cada 15,625 s. Essas leituras ocupavam portanto apenas 5% do tempo total da memória, uma degradação bem pequena. Em um Pentium-200, com barramento externo de 66 MHz, uma leitura de refresh demora cerca de 0,1 s, o que ocupa menos de 1% do tempo total, uma queda de desempenho imperceptível. Também menor que 1% é a porção total do tempo que uma DRAM moderna ocupa com o refresh. É portanto um erro técnico, e também uma injustiça, afirmar que a DRAM é lenta porque necessita de refresh. A lentidão da DRAM é resultado de sua natureza capacitiva. Nas operações de escrita, os capacitores precisam ser carregados ou descarregados para armazenar os bits. As leituras, como já apresentamos, provocam alteração na carga do capacitor selecionado, que precisa ser posteriormente carregado. As cargas e descargas não são instantâneas, mas têm uma duração que depende do valor do capacitor e da resistência elétrica percorrida pela corrente. As RAMs estáticas podem operar de forma muito mais rápida porque não precisam carregar e descarregar capacitores. Basta ligar os transistores e os dados são recebidos ou armazenados de forma muito mais rápida que nas DRAMs. Comparando SRAM e DRAM Já citamos algumas diferenças fundamentais entre a SRAM e a DRAM. Vamos resumir essas características na tabela abaixo. Como mostra a tabela, a DRAM leva vantagem em todos os pontos, exceto na velocidade. Esta desvantagem é compensada com o uso de memória cache. 11-40 SRAM * Rápida Baixa densidade Alto custo Alto consumo Hardware Total DRAM Lenta * Alta densidade * Baixo custo * Baixo consumo A lentidão da DRAM, como já explicamos, é resultado da sua natureza capacitiva. A alta densidade da DRAM é devida ao fato das suas células serem mais simples. Note que apesar dos diagramas mostrarem a matriz de células em pequeno tamanho em comparação com outros módulos, esta matriz ocupa a maior parte da área do chip. Uma célula de DRAM tem apenas um transistor e um pequeno capacitor. Uma célula de SRAM tem 6 transitores, ou então 4 transistores e 2 resistores. Portanto as células de DRAM são de 3 a 4 vezes menores que as células de SRAM, ou seja, a DRAM é mais densa, permite a construção de maior número de células por unidade de área. A mesma tecnologia que permite produzir chips de SRAM com 1 MB pode permitir produzir chips de DRAM com 4 MB. Também como conseqüência das células da DRAM serem mais simples, seu custo é menor. Lembre-se que os chips são produzidos em pastilhas circulares de silício chamadas waffers). Quanto mais chips puderem ser produzidos em cada waffer, menor será o custo de cada chip. Além disso o processo de produção da DRAM é mais simples, pois utiliza menos camadas que a SRAM. Finalmente, o consumo de cada célula de DRAM é bem menor que das células de SRAM. A maior parte da energia elétrica de um chip é consumida quando seus transitores mudam de estado, entre condução e não condução. Nas células de DRAM temos apenas um transitor trabalhando, contra 6 na célula de SRAM. Além disso, mesmo quando uma célula está em repouso (sem ser acessada), dois dos 6 transistores da SRAM estão operando mesmo que consumindo baixa corrente. Na DRAM, as células em repouso ficam com seus transitores cortados, sem consumir energia. Apanas para exemplificar a diferença de consumo entre a SRAM e a DRAM, considere os chips MT58L64L32P (SRAM, 256 kB) e MT48LC16M8 (DRAM, 4 MB), ambos produzidos pela Micron Tecnhology utilizando tecnologias de fabricação semelhantes, ambos operando a 100 MHz. Compare o consumo dos dois chips: Chip SRAM MT58L64L32P Capacidade Tensão 256 kB 3,3 V Corrente 225 mA Consumo Consumo por MB 0,75 W 3 W/MB Capítulo 11 - Memórias DRAM MT48LC16M8 11-41 4 MB 3,3 V 140 mA 0,5 W 0,125 W/MB A mesma tecnologia que resultou em uma SRAM que consome 3 watts por cada MB de memória, permite produzir memórias DRAM com consumo de 0,125 watts por MB, ou seja, um consumo 24 vezes menor! Reconhecendo a diferença entre FPM DRAM e EDO DRAM Nem sempre é fácil reconhecer à primeira vista, a difernça entre memórias FPM e EDO. Se o módulo for do tipo SIMM/30 ou SIPP/30, é obviamente do tipo FPM, pois quando as memórias EDO chegaram ao mercado, os módulos de 30 vias já haviam caído em desuso. A confusão ocorre basicamente com módulos SIMM/72 produzidos entre 1994 e 1997, comuns em placas de CPU 386, 486 e nas primeiras placas de CPU Pentium. Placas de CPU 386 não funcionavam com memórias EDO, e placas de CPU 486 também normalmente não, mas existem alguns modelos que suportam tanto FPM quanto EDO. Já as primeiras placas de CPU Pentium com soquetes SIMM/72 suportavam tanto memórias FPM quanto EDO. O BIOS dessas placas era capaz de detectar o tipo de memória instalado em cada banco e configura o chipset para acessos de acordo com o tipo detectado. Figura 11.39 Alguns módulos apresentavam uma etiqueta “EDO”. Alguns módulos de EDO DRAM apresentam uma etiqueta indicadora “EDO”, como na figura 39. Este é um indício para diferenciar memórias EDO das memórias FPM, mas não nos deixa livres de falsificações, já que qualquer revendedor inescrupuloso pode produzir etiquetas falsas. Felizmente esta falsificação não é comum, já que as memórias EDO e FPM têm preços similares. 11-42 Hardware Total Em alguns casos é possível diferenciar entre FPM e EDO de acordo com a numeração dos chips. Muitos fabricantes usarm para os chips FPM DRAM, números terminandos com 0, enquanto os chips EDO têm seus números terminados com 5. A tabela abaixo mostra os principais fabricantes e os sufixos utilizados para cada tipo de DRAM: Fabricante Inscrições Chips nos Sigla Exemplos OKI MSM MD MSM51V17400B MSM51V17405D Diferença entre FPM e EDO FPM termina com 0 EDO termina com 5 ou 8 Samsung KM KM48V8100C KM48V8104B FPM termina com 0 ou 3 EDO termina com 4 ou 5 Texas Instruments TMS TMS417400A TMS416409A FPM termina com 0 EDO termina com 9 Fujitsu MB MB8118160A MB8118165A Mitsubishi M5M LG Electronics GM M5M417800D M5M4V17405C GM71V65160C GM71V65163C FPM termina com 0 EDO termina com 5 FPM termina com 0 EDO termina com 5 FPM termina com 0 EDO termina com 3 Hyundai HY HY51V17800B HY51V17804B FPM termina com 0 EDO termina com 4 Siemens HYB IBM IBM HYB3166160AJ HYB3164165AJ IBM01164DOT3E IBM0116165BJ3E FPM termina com 0 EDO termina com 5 FPM termina com 0 EDO termina com 5 Micron MT MT4C1M16C3DJ MT4LC1M16E5DJ Motorola MCM MCM218160B MCM218165B Normalmente o 4º dígito antes do “-“ é “E” nas memórias EDO. FPM termina com 0 EDO termina com 5 NEC NEC 4265160G5 4264165G5 FPM termina com 0 EDO termina com 5 NPNX NN Panasonic MN Toshiba TC NN51V17800BJ NN51V17805BJ MN41V18160ASJ MN41V18165ASJ TC5118180BJ TC5165165AJ FPM termina com 0 EDO termina com 5 FPM termina com 0 EDO termina com 5 FPM termina com 0 EDO termina com 5 Capítulo 11 - Memórias Hitachi 11-43 HM HM5165160A HM5164165A FPM termina com 0 EDO termina com 5 Note que os números citados, como 0 e 5 na maioria dos casos, são em geral seguidos de letras. Essas letras são códigos dos fabricantes, e podem indicar o encapsulamento, voltagem, faixa de temperatura e outras características. Velocidade de memórias FPM e EDO As memórias FPM e EDO, muito usadas nos PCs produzidos entre 1994 e 1997, apresentam em geral o encapsulamento SIMM/72, e são utilizadas aos pares. O tempo de acesso dessas memórias é medido em ns (nanosegundos). Em geral os tempos de acesso são de 50, 60, 70 e 80 ns, sendo que as de 60 e 70 ns são as mais comuns. Os fabricantes utilizam ao lado do número de cada chip, um indicador de tempo de acesso. Por exemplo, 60 ns pode ser indicado como –60, 06, -06 ou similar. A figura 39 mostra chips de um módulo SIMM/72, com tempo de acesso de 60 ns. As marcações usadas pelos vários fabricantes, para memórias FPM e EDO, são indicadas na tabela abaixo. Tempo de acesso 80 ns 70 ns 60 ns 50 ns Marcações -80, -8, -08, -X8 -70, -7, -07, -X7 -60, -6, -06, -X6 -50, -5, -05, -X5 Por exemplo, os chips MT4C4007JDJ-6, mostrados na figura 39, são de 60 ns. Note que as marcações que indicamos dizem respeito a memórias FPM e EDO, encontradas em módulos SIMM/72 (e também em SIMM/30). Memórias SDRAM possuem marcações parecidas, mas os significados são outros. Por exemplo, uma SDRAM com marcação –8 não é de 80 ns, e sim, de 8 ns. Se um módulo de memória é SIMM/30, então certamente é FPM. Se é um módulo SIMM/72, então certamente é FPM ou EDO. Se o módulo é do tipo DIMM/168, então provavelmente trata-se de uma SDRAM, mas existem alguns raros casos de memórias FPM e EDO que usam o encapsulamento DIMM/168. EDO com encapsulamento DIMM/168 São bastante raras, mas existem algumas memórias EDO DRAM com encapsulamento DIMM/168, apesar deste encapsulamento ser mais usado 11-44 Hardware Total pela SDRAM. É fácil esclarecer a dúvida, basta procurar pelo chip de EEPROM SPD (apresentado mais adiante neste capítulo). Módulos de SDRAM possuem este chip, enquanto os raros módulos EDO DRAM com encapsulamento DIMM/168 não o possuem. DRAMs síncronas Com placas de CPU operando com barramentos mais velozes que 66 MHz, tornou-se necessário adotar novas tecnologias para acelerar a velocidade das DRAMs, mesmo com as lentas células disponíveis. O chamado Page Mode, usado por memórias FPM e EDO DRAM já aproveitavam o fato de posições consecutivas de memória poderem ser acessadas de forma mais rápida, já que todas compartilham a mesma linha na matriz de células. Sem a necessidade de selecionar novamente a linha, bastava selecionar as colunas, o que cortava o tempo de acesso praticamente pela metade para células consecutivas. Memórias de 60 ns podiam então enviar dados em intervalos de cerca de 30 ns em page mode. Ainda assim este tempo é muito longo. Barramentos de 100 MHz exigem novos dados a cada 10 ns, e barramentos de 133 MHz a cada 7,5 ns. O uso do page mode não é suficiente para entregar dados nesta velocidade. Foi então que surgiram as DRAMs síncronas (Synchronous DRAM, ou SDRAM), ideais para barramentos de 66 a 133 MHz, e alguns modelos chegando a 166 MHz. Para barramentos mais velozes, como 200, 266 e até 400 MHz, foram criadas novas versões ainda mais velozes, como a DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) e a RDRAM (Rambus DRAM). SDRAM Esta é a DRAM síncrona (Synchronous DRAM), muito utilizada nas placas de CPU produzidas entre 1997 e 2001. A principal diferença em relação às DRAMs dos tipos EDO e FPM é que seu funcionamento é sincronizado com o do chipset (e normalmente também com o processador), através de um clock. Por exemplo, em um processador com clock externo de 133 MHz, o chipset também opera a 133 MHz, assim como a SDRAM. Existem exceções, como processadores Athlon com clock externo de 200 MHz mas com memórias operando com apenas 100 ou 133 MHz. De qualquer forma, sempre existirá uma sincronização entre o chipset e a SDRAM. A SDRAM é mais veloz que a EDO DRAM, é suportada por todas as placas de CPU produzidas a partir de meados de 1997, e seus módulos usam o encapsulamento DIMM/168, já mostrado no início deste capítulo. Capítulo 11 - Memórias 11-45 Internamente não existe diferença entre as células de memória DRAM comum, da FPM DRAM, da EDO DRAM e da SDRAM. A diferença está na forma como os dados dessas células são acessados. Uma SDRAM realiza suas transferências usando temporizações como x-1-1-1. O primeiro acesso é o mais demorado, mas os acessos seguintes ocorrem em apenas um ciclo. Essas memórias usam um velho truque para permitir acessos em um único ciclo. Este truque é utilizado pelas placas de vídeo gráfico, desde os anos 80. Dentro de um chip de memória SDRAM, existem 4 bancos de memória independentes. Quando são acessadas, as células de mesmos endereços em cada um dos 4 bancos internos do chip são acessadas. Terminado o primeiro acesso (digamos que este primeiro acesso demore 5 ciclos, portanto a memória estaria operando com a temporização 5-1-1-1), o dado do primeiro banco poderá ser transmitido ao chipset e ao processador, e os três dados dos outros três bancos poderão ser transmitidos imediatamente depois, sem ter que esperar pelo seu tempo de acesso tradicional. A demora está em chegar aos dados desejados. Uma vez acessados, podem ser rapidamente transmitidos. Portanto, 4 circuitos lentos operando em conjunto, apresentam o mesmo resultado de um circuito rápido. *** 100% *** Figura 11.40 Diagrama de um chip SDRAM. A figura 40 mostra o diagrama interno de uma SDRAM. Como vemos, existem 4 matrizes de células, e cada uma delas com seus próprios circuitos para selecionamento de linha e coluna e sense amplifiers. As 4 matrizes são acessadas ao mesmo tempo, portanto uma vez que tenha sido feito o primeiro (e mais demorado) acesso, os dados seguintes são transferidos mais rapidamente, pois já foram acessados da segunda, terceira e quarta matriz. Bastará apenas transferir os dados seqüencialmente, operação que pode ser feita em alta velocidade. 11-46 Hardware Total Se a idéia parece complicada, façamos uma comparação bem simples. Vá a uma loja de suprimentos de informática e peça um cartucho de tinta preta para a sua impressora. Quando o vendedor trouxer o cartucho, peça um com tinta amarela. Quando trouxer o segundo cartucho, peça um de tinta cyan, por último um de tinta magenta. Digamos que o vendedor tenha demorado 20 segundos para buscar cada cartucho. Como os cartuchos de todas as cores estão todos na mesma prateleira, seria mais rápido pedir os quatro ao mesmo tempo. O vendedor demoraria os mesmos 20 segundos para chegar ao primeiro cartucho, mas imediatamente poderia pegar os outros três (já “acessados”), economizando bastante tempo. Observe no diagrama da figura 40 que existe um bloco chamado Refresh Counter. Este módulo está presente em todas as SDRAMs, e com ele o chip é capaz de fazer self refresh, ou seja, o controlador de memória não precisa mais enviar comandos de refresh para os chips. Como vemos, a SDRAM não é um tipo de memória que usa uma nova tecnologia de fabricação extremamente mais veloz. Apenas usa uma nova forma de organizar as células de memória fazendo acessos simultâneos, para que a transferência dos dados seja mais rápida. Truques semelhantes são utilizados por memórias mais avançadas, como a DDR SDRAM e a RDRAM, como veremos mais adiante. Assim como as DRAMs convencionais, FPM e EDO, a SDRAM também utiliza sinais de controle RAS, CAS, WE (Write Enable) e CS (Chip Select), porém seu uso é diferente. As DRAMs anteriores à SDRAM são classificadas como assíncronas. Seus sinais de controle são ativados da forma assíncrona, ou seja, cada um tem um instante certo para ser ativado, mas esses instantes têm liberdade para variar de acordo com o projeto. Já na SDRAM, esses sinais de controle são sincronizados a partir de um clock. No início de cada ciclo de acesso os sinais de controle já devem estar definidos de acordo com o ciclo que vai ser realizado. Por exemplo, em comandos de leitura, devemos ter no início do ciclo, CS=0, WE=1, RAS=0 e CAS=0. Nos comandos de escrita devemos ter CS=0, WE=0, RAS=0 e CAS=0. De acordo com a combinação formada pelos sinais CS, RAS, CAS, WE e DQM, temos diversos comandos possíveis. A tabela da figura 41 mostra os comandos de um típico chip SDRAM. Na tabela, “H” singlifica nível alto (bit 1), “L” significa nível baixo (bit 0) e “X” significa “don’t care”, ou seja, tanto faz 0 ou 1. Note que as transferências da SDRAM são feitas por padrão no modo burst. Para finalizar a transferência é preciso enviar ao chip um comando burst terminate (CS=1, RAS=1, CAS=1 e WE=0). Capítulo 11 - Memórias 11-47 Figura 11.41 Comandos de uma SDRAM. Os comandos da SDRAM são ativados no início de cada ciclo, sempre no instante da subida do sinal de clock (CLK). A figura 42 mostra a temporização do comando de leitura, que de acordo com a tabela da figura 41, é obtido com CS=0, RAS=1, CAS=0 e WE=1. *** 35% *** Figura 11.42 Comando de leitura da SDRAM. A SRAM usa uma forma diferente para endereçar linhas e colunas da sua matriz que resulta em mais um significativo aumento de desempenho, utilizando a natureza seqüencial dos acesso à memória. Um chip de memória RAM é projetado para permitir acessos seguidos em posições aleatórias, mas na prática, a maioria dos acessos são seqüenciais. Isto significa que quando é acessada uma posição de memória, é muito grande a probabilidade de que logo a seguir seja acessada a posição seguinte, ou uma outra posição próxima. Possições próximas correspondem a células localizadas na mesma linha. Se pudéssemos anotar os valores de linha e coluna acessados em uma memória típica, veríamos que o número da coluna varia continuamente, mas o número da linha é muito repetido. É portanto uma perda de tempo enviar várias vezes o endereço da linha (acompanhado do sinal RAS). A SDRAM aproveita esta natureza seqüencial da seguinte forma: utiliza um comando chamado ACTIVE (CS=0, RAS=0, CAS=1 e WE=1) apenas para especificar o número da linha desejada na matriz de células. A seguir podem ser usados comandos de leitura e escrita na linha já selecionada, bastando especificar apenas o número da coluna. Portanto, enquanto nas DRAMs convencionais, FPM e EDO precisamos especificar linha-coluna-linha-coluna- 11-48 Hardware Total linha-coluna-linha-coluna, na SRAM especificamos linha-coluna-colunacoluna. Apenas quando é necessário acessar uma outra linha é usado um novo comando ACTIVE. Isto não é uma novidade tecnológica, e sim um aperfeiçoamento de engenharia. Lembre-se que as memórias FPM e EDO também tinham um recurso semelhante, que é o page mode, no qual é indicada uma linha e os ciclos seguintes necessitam apenas da coluna. Figura 11.43 Comando ACTIVE. A figura 43 mostra o comando ACTIVE, usado para o selecionamento de linha. No instante em que sobre o clock, o barramento de endereços da memória deve ter recebido o endereço da linha desejada. Depois de um tempo tRCD especificado pelo fabricante (varia de acordo com o chip de memória), pode ser utilizado um comando de leitura e escrita. O tempo tRCD é dado em nanossegundos, mas o tempo de espera deve ser definido em número de clocks. Por exemplo, se em uma SDRAM operando a 133 MHz (período de 7,5 ns) tivermos tRCD=20 ns, serão necessários 3 períodos de clock (3 x 7,5 ns = 22,5 ns) para que tRCD seja transcorrido. Nos ciclos de espera o comando fornecido ao chip deve ser o NOP (No OPeration), com CS=0, RAS=1, CAS=1 e WE=1. Em uma placa de CPU, cabe ao processador indicar os endereços de memória que deseja acessar. Cabe ao chipset (no qual está o controlador de memória) decidir o instante correto de enviar um comando ACTIVE quando é acessada uma linha diferente da atual. Como vimos na figura 43, terminado o número de ciclos suficiente para transcorrer tRCD, podemos utilizar comandos de leitura e escrita. A figura 44 mostra a temporização de um comando de leitura. Capítulo 11 - Memórias 11-49 Figura 11.44 Comando de leitura com latência do CAS igual a 2. No instante em que sobe o clock (T0) deve ser indicado o endereço da coluna e usado o comando de leitura (CS=0, RAS=1, CAS=0 e WE=1). A partir daí transcorrerá um certo número de ciclos até que os dados sejam fornecidos no barramento de dados (DQ). O número de ciclos transcorrido é um parâmetro muito importante, chamado latência do CAS (CL). Em geral as memórias trabalham com CL=2 ou CL=3. Na figura 44 temos CL=2. Os fabricantes de memórias especificam os valores de CL que podem ser usados com seus chips, em função da freqüência utilizada. A tabela abaixo mostra os valores de CL que podem ser usados com cada clock, no chip MT48L32M4A2, produzido nas versões de 7, 7.5 e 8 ns. É interessante operar com CL=2, já que resulta em desempenho melhor que o obtido com CL=3. Mas para operar com CL=2 a memória tem que ser suficiente rápida (por exemplo, a versão –7 operando com 133 MHz, ou as duas outras versões operando a 100 MHz). Velocidade -7 -75 -8 CL=2 Até 133 MHz Até 100 MHz Até 100 MHz CL=3 Até 143 MHz Até 133 MHz Até 125 MHz O valor de CL pode ser ajustado pelo CMOS Setup, de forma manual ou então de forma automática. Para usar o ajuste automático basta programar o item SDRAM timing com a opção by SPD. O SPD (Serial Presence Detect) é uma pequena ROM de configuração existente nos módulos de SDRAM, através da qual o BIOS pode identificar automaticamente as características da memória. 11-50 Hardware Total Figura 11.45 Leitura da SDRAM em modo burst. Na maior parte do tempo, a SDRAM opera em modo burst, como mostra a figura 45. Estando o endereço da linha previamente selecionado através do comando ACTIVE e transcorrido tRCD, pode ser usado o comando de leitura, com o fornecimento do endereço da coluna desejada. Transcorrido o período de latência do CAS (no exemplo da figura 45, CL=2), começam a ser enviados seqüencialmente os dados a partir da coluna especificada. A menos que seja usado um comando BURST TERMINATE, os dados das células seguintes serão automaticamente fornecidos. Ao contrário da EDO DRAM e da FPM DRAM quando operam em page mode, não é necessário fornecer os endereços das colunas. O barramento de endereços é ignorado, e comandos NOP devem ser fornecidos à memória a cada ciclo. Note que durante uma transferência em modo burst, é permitido especificar o endereço de uma nova coluna, bastando usar um novo comando READ, como também mostra a figura 41. Graças a este recurso, a SDRAM podem operar em modo burst com células aleatórias dentro de uma mesma linha, e não necessariamente consecutivas. Para isso basta usar vários comandos READ consecutivos, cada um com o seu próprio endereço. Como a SDRAM é tão rápida? Quando as SDRAMs surgiram, foi um espanto geral. Que avanço tecnológico permitiu de uma hora para outra, passar de memórias EDO com 60 ns de tempo de acesso, para memórais SDRAM com 10 ns de período de clock? Não existe avanço tecnológico algum, e sim uma reengenharia na forma como as memórais são construídas, utilizando o mesmo tipo de matriz de células. Para acessar uma SDRAM é preciso usar antes o comando ACTIVE, que em geral tem duração de 2 ou 3 ciclos. Só a partir daí podem ser usadas leituras e escritas. A leitura, a operação predominante, só fornece os dados após transcorrida a latência do CAS, que também dura mais 2 ou 3 ciclos. Portanto até a chegada do primeiro dado transcorrem entre 4 e 6 ciclos. Memórias de clock elevado (-10 ns, por exemplo) ao operarem com clocks baixos podem usar latências menores. Em 66 MHz, 4 ciclos correspondem a 60 ns. Em 100 MHz, 6 ciclos também são 60 ns. Portanto até Capítulo 11 - Memórias 11-51 obter o dado desejado, transcorrem os mesmos 60 ns (em média) verificados nas velhas memórias EDO e FPM. A vantagem da SDRAM aparece nas transferências seguintes, quando o chip entra no modo burst. Sem dúvida a SDRAM é uma excelente idéia, uma forma de conseguir velocidades bem mais altas usando matrizes de células relativamente lentas. Artifícios semelhantes permitiram a criação da DDR SDRAM e da RDRAM, com velocidades ainda maiores. PC66, PC100, PC133 Inicialmente surgiram chips de SDRAM com clocks de 66, 100 e 125 MHz. Teoricamente eram destinados a operar com barramentos externos de 66, 100 e 125 MHz, respectivamente. Como existiam várias diferenças entre as temporizações das várias versões de SDRAM de vários fabricantes, algumas incompatibilidades passaram a ocorrer. Visando resolver esses problemas, a Intel criou os padrões PC66 e PC100. São normas que definem todos os parâmetros de tempo que as memórias deveriam obedecer para operar seguramente a 66 e a 100 MHz, o que acabou com os problemas de compatibilidade. Os módulos de 100 MHz já existentes no mercado não atendiam plenamente às especificações do padrão PC100, por isso esses módulos passaram a ser designados como PC66. Já os módulos de 125 MHz existentes tinham temporizações compatíveis com o PC100, e passaram a ser assim designados. Portanto um módulo com marcação de 10 ns ou 100 MHz é PC66. Pode ser usado com barramentos externos de 66 MHz, e provavelmente também a 75 ou 83 MHz, mas não a 100 MHz. Os módulos com marcação de 8 ns ou 125 MHz são classificados como PC100. Os primeiros módulos para 133 MHz já foram criados obedecendo ao padrão PC133, portanto podem ser seguramente usados em barramentos de 133 MHz. Esses módulos têm tempos de acesso de 7,5 ns ou menores. O clock da SDRAM e a latência do CAS Como vimos, as memórias SDRAM podem ser classificadas de acordo com o seu clock, ou de acordo com o tempo de acesso. Ambas as classificações são equivalentes. Por exemplo, um clock de 125 MHz resulta em um período de 8 ns, portanto o fabricante pode utilizar qualquer um dos indicadores para a velocidade: -125 ou –8, o que significa 125 MHz e 8 ns, respectivamente. A tabela abaixo mostra a correspondência entre os clocks e os tempos de acesso. Clock 66 MHz 83 MHz Ciclo 15 ns 12 ns 11-52 100 MHz 125 MHz 133 MHz 143 MHz 166 MHz Hardware Total 10 ns 8 ns 7,5 ns 7 ns 6 ns Ocorre que, na prática, nem sempre os clocks máximos indicados pelos fabricantes das memórias podem ser utilizados. O problema não está relacionado a enviar um dado a cada período de clock, e sim, ao longo tempo necessário para enviar o primeiro dado. As primeiras memórias SDRAM (não existiam na época os padrões PC66 e PC100) operavam com temporizações como 7-1-1-1, 6-1-1-1 e 5-1-1-1, ou seja, precisavam de um tempo mais longo para encontrar o primeiro dado de um grupo, depois enviavam os dados seguintes na sua velocidade máxima, com um dado a cada ciclo de clock. As memórias atuais são ainda mais rápidas, e podem operar nos modos 3-1-1-1 e 2-1-1-1. Esses modos são diferenciados por um parâmetro chamado CAS Latency, e está relacionado ao tempo transcorrido entre o início do ciclo e o sinal de CAS. São indicados como “CL=3” e “CL=2”. A maioria das memórias consegue operar com facilidade usando CL=3, mas nem todas podem operar com CL=2. Um módulo de memória com marcação –75 (133 MHz) pode conseguir operar a 133 MHz usando CL=3, mas pode não conseguir operar com CL=2, sendo necessário utilizá-lo com clocks mais baixos. Tome por exemplo as informações apresentadas pela Mícron sobre seus chips com ciclos de 7 e 7,5 ns: Marcação Ao usar o clock -75 -75 -75 -7 -7 66 MHz 100 MHz 133 MHz 133 MHz 143 MHz Precisa de Latência do CAS de... 2 2 3 2 3 Classificação PC66 PC100 PC133 PC133 O chip de marcação –75 opera com ciclos de 7,5 ns, ou 133 MHz. Esta memória pode ser instalada em placas que exijam o funcionamento externo a 66, 100 e 133 MHz, entretanto, para 66 e 100 MHz pode utilizar CL=2 (resultando em temporizações 2-1-1-1). Estaria assim atendendo aos requisitos dos padrões PC66 e PC100. Para operar em placas com clock externo de 133 MHz, precisaria utilizar CL=3, operando então com a temporização 3-1-1-1, ainda assim atendendo à especificação PC133. O ideal entretanto é utilizar a temporização 2-1-1-1, obtida com CL=2. Segundo este fabricante, isto é possível com os seus chips de marcação –7. Esses chips podem operar ainda com o clock máximo de 143 MHz, porém usando CL=3. Note que essas Capítulo 11 - Memórias 11-53 regras não são gerais, sempre é preciso confirmar no manual do fabricante, qual é o CL que pode ser usado (2 ou 3) para cada clock. De um modo geral, para fazer um chip de SDRAM operar com a sua máxima freqüência é preciso usar CL=3. Muitas placas de CPU possuem no CMOS Setup, especificamente na seção Advanced Chipset Setup, um item para indicar a latência do CAS, oferecendo as opções CL=2 e CL=3. Isto permite ao usuário fazer um pequeno “envenenamento”, utilizando memórias mais rápidas que o necessário e programando CL=2. A configuração mais segura entretanto é utilizar o SPD (Serial Presence Detect). Esta identificação das memórias SDRAM informa ao BIOS os seus parâmetros temporais, e assim pode ser feita automaticamente a programação do CL e outros parâmetros de modo a obter o melhor desempenho e com segurança. De um modo geral, memórias SDRAM de 10 ns (100 MHz) podem operar a 66 MHz com CL=2. Essas memórias recebem a classificação PC66. Memórias de 8 ns (125 MHz) normalmente podem operar 100 MHz (padrão PC100) e CL=2, mas alguns chips requerem CL=3. Memórias de 7.5 ns (133 MHz) em geral funcionam a 133 MHz (PC133) com CL=3. Para utilizar 133 MHz com CL=2, em geral é preciso que as memórias sejam mais rápidas, como –7 ou –6 (143 MHz e 166 MHz, respectivamente). Use a tabela abaixo como referência: Memórias de.... 166 MHz (6 ns) 143 MHz (7 ns) 133 MHz (7,5 ns) 125 MHz (8 ns) 100 MHz (10 ns) Podem operar com... 133 MHz 100 MHz 66 MHz 133 MHz 100 MHz 66 MHz 133 MHz 100 MHz 66 MHz 100 MHz 66 MHz 100 MHz 66 MHz Usando CL CL=2 CL=2 CL=2 CL=2 CL=2 CL=2 CL=3 CL=2 CL=2 CL=2 CL=2 CL=3 CL=2 Note que esta tabela tem a intenção de ajudar, mas dependendo do chip de memória utilizado, pode ser necessário usar CL=3 em situações nas quais a tabela recomenda CL=2. A palavra final é a do fabricante das memórias. Em 11-54 Hardware Total caso de dúvida, usar CL=3 sempre funciona quando o clock da memória é igual ou superior ao clock da placa de CPU. *** 75% *** Figura 11.46 Acessos de leitura com CL=1, CL=2 e CL=3. para memórias Micro MT48LC1M16A1 A figura 46 mostra as operações de leitura em uma SDRAM modelo MT48LC1M16A1, produzida pela Micron, usando CL=1, CL=2 e CL=3. Os dados não devem ser generalizados para qualquer chip de SDRAM, são específicos para o chip citado. Na prática, CL=1 não é utilizado, pois as memórias SDRAM não podem operar com freqüências elevadas neste modo. Com CL=1, o dado (DQ) é acessado depois de apenas 1 ciclo de clock. Note na figura que com CL=1, o comando de leitura (READ) foi dado a subida do pulso de clock T0, e o dado (DQ) ficou pronto um ciclo depois, ou seja, na subida de T1. Com CL=2, o dado está pronto depois de dois ciclos de clock, e com CL=3, pronto com 3 ciclos de clock. Memórias operando com CL=2 e CL=3 operam com temporizações 2-1-1-1 e 3-1-1-1, respectivamente. A figura mostra ainda uma pequena tabela indicando a freqüência máxima que pode ser usada com CL=1, CL=2 e CL=3. A tabela mostra que usando CL=1, memórias –6 (166 MHz) podem operar no máximo a 50 MHz, memórias –7 (143 MHz) podem operar no máximo a 40 MHz, e memórias –8 (125 MHz) podem operar no máximo a 40 MHz, valores muito baixos. Já com CL=2 essas memórias operam de forma mais confortável: 125 MHz, 100 MHz e 77 MHz, respectivamente. Apenas com CL=3 essas memórias conseguem operar com suas freqüências máximas. DDR SDRAM Apesar de envolver um grande esforço de engenharia na sua implementação, a idéia da DDR (Double Data Rate) SDRAM é bastante simples. Ao invés de uma única SDRAM, coloque duas iguais, lado a lado. Quando uma for acessada, a outra também será. Cada SDRAM poderá entregar um dado a Capítulo 11 - Memórias 11-55 cada pulso de clock. Como temos duas memórias “em paralelo”, o conjunto poderá entregar dois dados a cada pulso de clock. O resultado é uma taxa de transferência duas vezes maior. Agora, ao invés de utilizar dois chips SDRAM iguais, lado a lado, constrói-se um único chip com os circuitos equivalentes aos das duas SDRAMs, e adiciona-se a ele, os circuitos necessários para fazer a transmissão dupla a cada pulso de clock. O chip resultante é uma DDR SDRAM. *** 47% *** Figura 11.47 Operação da SDRAM e da DDR SDRAM. A figura 46 mostra a diferença, do ponto de vista externo, entre a SDRAM e a DDR SDRAM. Os períodos de clock são representados por T0, T1, T2 e T3. A SDRAM fornece um dado a cada período de clock, e o instante da subida deste clock (transição de “0” para “1”) indica que o dado está pronto para ser lido. Na DDR SDRAM, utilizando períodos iguais, cada transição de subida ou de descida indica a presença de um dado pronto. Portanto são dois dados a cada clock. As memórias DDR SDRAM recebem nomes de acordo com o clock que trabalham, e também com a taxa de transferência. Por exemplo, uma DDR SDRAM que opera com 100 MHz realiza 200 milhões de transferências por segundo, portanto é chamada de DDR200. Como se tratam de transferências de 64 bits (8 bytes), os 200 milhões de transferências resultam em 1,6 bilhões de bytes por segundo. Aqui comete-se mais uma vez, uma imprecisão típica de fabricantes de memórias e de discos rígidos: confundir bilhão com giga. Como sabemos, 1 giga vale 1024 x 1024 x 1024, ou seja, 1.073,741.824. Entretanto, para não criar confusão, consideraremos nesta discussão sobre taxas de transferência de memórias, um “mega” como sendo igual a um milhão, e 1 “giga” como sendo 1 bilhão. Portanto diríamos que a taxa de transferência de uma DDR200 é 1,6 GB/s. Devido a esta taxa, essas memórias também são chamadas de PC1600. A tabela que se segue mostra os diversos tipos de DDR, com seus clocks e suas taxas de transferência. 11-56 Tipo DDR200 ou PC1600 DDR266 ou PC2100 DDR300 ou PC2400 DDR333 ou PC2700 DDR400 ou PC3200 DDR800 ou PC6400 Hardware Total Clock 100 MHz 133 MHz 150 MHz 167 MHz 200 MHz 400 MHz Taxa de transferência 1,6 GB/s 2,1 GB/s 2,4 GB/s 2,7 GB/s 3,2 GB/s 6,4 GB/s OBS: Não confunda os termos PC66, PC100 e PC133, usados pela SDRAM, com os termos PC1600 e superiores, usados pela DDR SDRAM. Na DDR SDRAM, o número representa a taxa de transferência máxima, medida em MB/s, enquanto na SDRAM, o número indica a freqüência de operação. Uma SDRAM PC100, por exemplo, fornece 800 MB/s (já que trabalha com 64 bits = 8 bytes em cada acesso), portanto tem a metade do desempenho de uma DDR SDRAM padrão PC1600. A figura 48 mostra mais uma vez a diferença entre um módulo DIMM/168, usado pelas memórias SDRAM, e um módulo DIMM/184, usado pelas memórias DDR SDRAM. Figura 11.48 Módulos DIMM/168 (SDRAM) e DIMM/184 (DDR SDRAM). A figura 49 mostra o diagrama interno de um chip de DDR SDRAM. É bastante parecido com o de uma SDRAM, e a proncipal diferença fica por conta dos acessos às matrizes de células, que são feitas com um número de bits simultâneos duas vezes maior que na SDRAM. Capítulo 11 - Memórias 11-57 *** 100% *** Figura 11.49 Diagrama de um chip DDR SDRAM. A outra grande diferença está nos estágios de entrada e saída. Observe no exemplo da figura 50 que sempre chegam 8 bits da matriz de células. Circuitos multiplexadores selecionam ora o primeiro grupo de 4 bits, ora o segundo grupo de 4 bits. Data forma é feita a interface com um barramento de dados de 4 bits. Em todos os chips de DDR SDRAM, o número de bits que chegam das matrizes de células é duas vezes maior que o número de bits do seu barramento de dados. Figura 11.50 Para o chip DDR SDRAM fornecer 4 bits, a matriz de células tem que fornecer 8 bits. Chips de DDR SDRAM operam com dois sinais de clock (na figura 49 são CK e CK#). São clocks complementares, ou seja, quando um deles está em nível 1, o outro está em nível 0, e vice-versa. Os comandos da DDR SDRAM são semelhantes aos da SDRAM, e são sempre fornecidos na subida do clock CK. Note que apenas a taxa de dados é dobrada. Os comandos são enviados aos chips com taxa normal, ou seja, a taxa dos comandos não é dobrada. Isto pode ser visto claramente na figura 51, que mostra um comando de leitura em modo burst. 11-58 Hardware Total *** 75% *** Figura 11.51 Leitura de uma DDR SDRAM em modo burst. Memórias DDR SDRAM podem utilizar latências de CAS (CL) iguais a 2 ou 2,5. Significa que os dados estarão disponíveis 2 ciclos, ou então dois ciclos e meio após o envio do comando de leitura. Note que figura 51 que os comandos são dados sempre na subida do clock CK. Terminado o período de latência do CAS, os dados começam a ser enviados, tanto na subida de CK quanto na subida de CK#, o que resulta em taxa de dados dupla. Durante uma transferência em burst, a memória pode receber um novo comando de leitura, com a especificação de uma nova coluna. Um sinal DQS (data strobe) é usado para sincronizar os dados. Nas operações de leitura, o sinal DQS irá variar, e suas subidas e descidas indicarão os instantes em que os bits lidos estão disponiveis. Este sinal é usado pelo chipset para que possa receber os dados no momento correto. RDRAM A RDRAM utiliza um processo similar ao da SDRAM para aumentar a taxa de transferência. Como vimos, cada chip SDRAM possui no seu interior, quatro bancos que são acessados simultaneamente, e depois transferidos rapidamente para o chipset e para o processador. Nas memórias RDRAM, é usado um número ainda maior de bancos para obter uma taxa de transferência ainda mais elevada. São 16 ou 32 bancos, dependendo dos chips. As células de memória usadas nesses bancos, assim como ocorre nos demais tipos de DRAM apresentados aqui, não são muito diferentes das células usadas nas DRAMs convencionais, exceto pela sua voltagem e por uma pequena redução no tempo de acesso. Cada uma dessas células são tão lentas quanto as encontradas nas memórias FPM DRAM de 60 ns, por exemplo, usadas em meados dos anos 90. A grande diferença é que essas memórias modernas utilizam muitas células trabalhando em paralelo, visando obter mais bits de uma só vez, e assim transferi-los mais rapidamente para o processador. Um típico chip de memória RDRAM opera com dados de 16 bits. Também são comuns os chips de 18 bits. Os dois bits adicionais são usados como Capítulo 11 - Memórias 11-59 paridade, e servem para implementar mecanismos de detecção e correção de erros, como mostraremos mais adiante neste capítulo. Para simplificar a discussão, consideremos apenas os chips de 16 bits. A maioria das DRAMs atuais operam com 300 ou 400 MHz. Alguns fabricantes oferecem freqüências intermediárias, como 333 ou 350 MHz. Também para simplificar nossa explicação, consideremos os chips de 400 MHz. Assim como a DDR SDRAM, a RDRAM também realiza duas transferências por cada ciclo de clock, portanto tudo se passa como se a operação fosse em 800 MHz. Esses 800 milhões de transferências por segundo, sendo cada uma de 16 bits (2 bytes), resultam na taxa de transferência de 1,6 GB/s – aqui estamos fazendo como os fabricantes, considerando por simplicidade, 1 GB como sendo igual a 1 bilhão de bytes. Note que esta taxa é bem maior que a exigida pela maioria dos processadores: Processador Pentium III Pentium III B Athlon Athlon Pentium 4 bits 64 64 64 64 64 clock 100 MHz 133 MHz 200 MHz 266 MHz 400 MHz Banda 800 MB/s 1,07 GB/s 1,6 GB/s 2,13 GB/s 3,2 GB/s Um único canal de memória RDRAM oferece uma taxa de transferência suficiente para atender à maioria dos processadores, exceto os mais avançados. O Pentium 4, por exemplo, com seu barramento de 400 MHz e 64 bits, exige 3,2 GB/s, o dobro da taxa de transferência da RDRAM. Portanto nas placas de CPU para Pentium 4, são utilizados dois canais de RDRAM com 1,6 GB/s cada um, totalizando os 3,2 GB/s necessários. Um Athlon com barramento externo de 200 MHz poderia ser plenamente atendido por um canal RDRAM de 1,6 GB/s, mas o mesmo não ocorre com as novas versões, que usam o clock externo de 266 MHz. Seriam necessários dois canais de RDRAM, ou então o uso de uma RDRAM mais veloz, ou então utilizar RDRAMs de 532 MHz, ao invés dos modelos de 400 MHz. Na verdade não é o que ocorre. A AMD é uma das responsáveis pelo desenvolvimento da DDR SDRAM, e essas são as memórias usadas nas placas de CPU para os modelos mais avançados do Athlon. 11-60 Hardware Total Figura 11.52 O Pentium 4 operando com RDRAM necessita de dois canais. Os processadores modernos operam com 64 bits simultâneos, enquanto a RDRAM fornece apenas 16. Cabe ao chipset, que faz a ligação entre o processador e a memória, obter 4 grupos consecutivos de 16 bits vindos da RDRAM, formando os 64 bits exigidos pelo processador. Nas placas de CPU para Pentium 4, são dois canais de 16 bits, ambos a 800 MHz (lembre-se que são na verdade 400 MHz, mas com duas transferências por cada clock). Juntos formam 32 bits por 800 MHz. O chipset faz a composição para 64 bits e 400 MHz, exatamente como exige o Pentium 4. A incrível velocidade de 800 MHz não existe entre as células de memória da RDRAM. Esta velocidade existe apenas nos circuitos de entrada e saída. Para fornecer nas suas saídas, 16 bits a 800 MHz, os circuitos internos da RDRAM buscam 128 bits simultâneos (8 vezes mais), na taxa de 100 MHz. Esses 128 bits que chegam aos circuitos de saída a cada 10 ns (100 MHz) são transferidos em grupos de 16, tomando 1.25 ns para cada grupo (800 MHz). Portanto a RDRAM é rápida apenas do ponto de vista externo. Internamente é uma memória mais lenta, de apenas 100 MHz, mas que fornece um número de bits simultâneos muito grande. A própria operação interna em 100 MHz (ciclos de 10 ns) também é uma dificuldade para as células de memória, que necessitam de no mínimo 60 ns para encontrar os dados. Este aumento é por sua vez feito pelo acesso simultâneo a um grande número de bits. Os bancos de células existentes no interior da DRAM operam na verdade com clock de 12,5 MHz (ciclo de 80 ns), mas fornecem 1024 bits (128 bytes) simultâneos. Note que 128 bytes x 12,5 MHz são exatamente 1,6 GB/s. Essas células de memória operam portanto em uma freqüência baixa, mas com um elevado número de bits simultâneos, que uma vez acessados, são transmitidos em altíssima velocidade, em grupos de 16. É muito difícil tecnologicamente, fazer as células de DRAM serem mais rápidas. Veja a evolução nos seus tempos de acesso ao longo das últimas décadas: Capítulo 11 - Memórias Ano 1980 1985 1990 1995 2000 Tempo de acesso 250 ns 150 ns 100 ns 60 ns 50 ns 11-61 Bits do barramento 8 bits 16 bits 32 bits 64 bits 64 bits Processador 5 MHz 12 MHz 25 MHz 100 MHz 1000 MHz Neste período de 20 anos, as memórias tornaram-se 5 vezes mais rápidas, enquanto o clock dos processadores aumentou 200 vezes. Para compensar esta desigualdade, os processadores passaram a utilizar barramentos com mais bits. Um barramento de 64 bits com memórias de 50 ns é aproximadamente 40 vezes mais rápido que um barramento de 8 bits e 250 ns. Ainda assim este aumento de 40 vezes não aumentou tanto quanto o clock dos processadores. A situação é ainda pior quando consideramos que o aumento do desempenho dos processadores foi muito maior que o simples aumento de clock. Uma forma de solucionar o problema seria aumentar mais ainda a largura dos barramentos, passando a 128 ou 256 bits, mas isto tornaria os projetos de placas extremamente complexo devido ao grande número de trilhas de circuito. A solução mais simples e que foi realmente adotada, foi aumentar o número de bits do barramento interno das memórias. A RDRAM, por exemplo, busca 1024 bits simultâneos. Uma vez acessados, esses bits são transmitidos em alta velocidade, por um barramento externo que continua com 64 bits, porém com clock elevadíssimo. Figura 11.53 Estrutura interna de uma RDRAM. A figura 53 mostra a estrutura interna de um chip de RDRAM. A parte mais importante, e que ocupa a maior parte dos circuitos, são os bancos de DRAM em seu interior. Dependendo do chip, podem ser 16 ou 32 bancos. 11-62 Hardware Total Esses bancos fazem acessos simultâneos a grupos de 1024 bits a cada período de 80 ns, enviando-os às saídas em grupos de 128 bits a cada 10 ns, que por sua vez são enviados para o barramento externo, em grupos de 16 bits a cada 1,25 ns. SPD – Serial Presence Detect Este é um recurso que possibilita ao BIOS identificar corretamente as características dos módulos de memória, e desta forma configurar o chipset para realizar o acesso da forma mais eficiente. Foi introduzido nos módulos de memória SDRAM e mantido nos módulos de DDR SDRAM e RDRAM. É implementado através de um minúsculo chip de memória EEPROM existente nos módulos, onde estão armazenadas todas as suas características. Normalmente este chip tem 8 terminais e fica localizado na parte direita do módulo, como mostra a figura 54. Figura 11.54 O chip SPD de um módulo de SDRAM. Antes de existir o SPD, o BIOS precisava determinar através de contagem, a quantidade de memória instalada. Vários parâmetros relacionados com a temporização de acesso às memórias deviam ser obrigatoriamente programados no BIOS. Como existem módulos com características bem diferentes, os BIOS precisavam utilizar temporizações longas, compatíveis com maior variedade de módulos, e desta forma o desempenho não era otimizado. O usuário mais experiente tinha que ajustar manualmente as temporizações, visando obter maior desempenho. Com as memórias atuais, suas características são corretamente detectadas através do SPD, e o BIOS pode programar o chipset para obter o máximo desempenho possível para as memórias instaladas. A seguir apresentamos alguns dos diversos parâmetros armazenados na EEPROM SPD: Capítulo 11 - Memórias 11-63 Alguns parâmetros armazenados Capacidade do módulo Número de bits Tempo de acesso Tipo da memória: SDRAM, DDR SDRAM, RDRAM Número de bancos Voltagem O conteúdo completo de uma EEPROM SPD pode ser lido com o programa HWINFO, obtido em www.hwinfo.com. Figura 11.55 Obtendo o conteúdo da SPD EEPROM com o programa HWINFO. Escolhendo a DDR SDRAM correta A DDR SDRAM é um produto bastante recente, começou a ser produzida em alta escala no ano 2000. Sendo um produto novo, maiores são as chances de ocorrerem incompatibilidades, já que nem sempre todos os fabricantes seguem os mesmos padrões. Vamos então esclarecer os principais pontos. Módulos DDR Registered e Unbuffered Um fato importante deve ser conhecido sobre as memórias DDR. Existem duas categorias: 1) Registered 2) Unregistered ou Unbuffered. Os fabricantes de memórias normalmente produzem ambos os tipos. O segundo é mais barato e mais indicado para PCs comuns. O tipo registered é mais caro, mas tem a vantagem de poder ser instalado em maiores quantidades, sendo ideal para servidores. Cada módulo registered consome menos corrente nas suas entradas, portanto um mesmo chipset pode ser ligado a um número maior de módulos, o que resulta em maior quantidade de memória. O próprio chipset AMD 760, primeiro a operar com DDR, 11-64 Hardware Total pode controlar o máximo de 2 GB de DDR tipo unbuffered, ou até 4 GB do tipo registered. Placas de CPU que suportam memórias DDR possuem em geral um jumper para a indicação do tipo de DDR. É o caso da placa de CPU 7DXC, produzida pela Gigabyte (figura 56). Figura 11.56 Jumper para indicar o tipo de DDR SDRAM (Registered / Unbuffered). É fácil identificar a diferença entre memórias DDR nas versões Registered e Unbuffered. A diferença está mostrada na figura 57. Ambos utilizam os chips de memória similares, mas o módulo Registered possui chips adicionais localizados entre o conector e os chips de memória. Esses chips são os chamados Registers (registradores). Figura 11.57 Módulos de DDR SDRAM DIMM/184 nas versões Unbuffered e Registered. OBS: A mesma regra é válida também para memórias SRAM. Os módulos SRAM registered possuem chips adicionais (registradores), como mostra a figura 57. Voltagem da DDR SDRAM Assim como as memórias SDRAM usadas na maioria dos PCs operam com 3,3 volts, as memórias DDR SDRAM mais usadas operam com 2,5 volts, mas Capítulo 11 - Memórias 11-65 existem ainda as versões de 1,8 volts, ainda pouco utilizadas. Existem diferenças no soquete e nos módulos, que impedem o uso de módulos de 1,8 volts em soquetes de 2,5 volts, e vice-versa. A diferença fica por conta do posicionamento do chanfro do soquete. A figura 58 mostra os chanfros para os atuais módulos de 2,5 volts (chanfro à esquerda) e para as futuras memórias de 1.8 volts (chanfro no centro). Existe ainda uma posição reservada para uso futuro (chanfro à direita), que poderá ser usada com um eventual novo padrão de voltagem. Figura 11.58 O chanfro indica a voltagem do módulo de memória DDR. Velocidade da DDR SDRAM O selecionamento da DDR SDRAM começa pelo seu clock, de acordo com o apresentado na tabela abaixo. Note que as denominações DDRxxx são adotadas principalmente pelos chips de memória, enquanto nomenclaturas como PCXXXX (PC1600, PC2100, etc.) são usadas para designar módulo. O correto portanto seria dizer, por exemplo, que “um módulo de DDR PC1600 utiliza chips DDR200”. Tipo DDR200 / PC1600 DDR266 / PC2100 DDR300 / PC2400 DDR333 / PC2700 DDR400 / PC3200 DDR800 / PC6400 Clock 100 MHz 133 MHz 150 MHz 167 MHz 200 MHz 400 MHz Taxa de transferência 1,6 GB/s 2,1 GB/s 2,4 GB/s 2,7 GB/s 3,2 GB/s 6,4 GB/s Como já explicamos para a SDRAM, diferentes módulos podem operar com latência do CAS com valores 2 ou 3 (CL=2 / CL=3). Duas memórias SDRAM PC133 podem operar com 133 MHz, porém uma com CL=2 e outra com CL=3. As memórias com menor ciclo têm maiores chances de operar com CL=2, o que resulta em melhor desempenho. Por exemplo, um certo módulo SDRAM com ciclo de 7 ns pode ser capaz de operar com 133 MHz e CL=2, enquanto outro de 7,5 ns pode operar com os mesmos 133 MHz, mas com CL=3. Memórias DDR SDRAM também podem utilizar diferentes latências do CAS. As versões disponíveis no mercado devem operar com CL=2 ou 11-66 Hardware Total CL=2,5. Daí surgem as versões DDR266A e DDR266B. Os chips classificados como DDR266A podem operar com CL=2, enquanto os do tipo DDR266B operam com CL=2,5. As placas de CPU que usam este tipo de memória podem ser configuradas de forma automática, na qual o CL é programado de acordo com as informações na EEPROM SPD (Serial Presence Detect), ou então manualmente. A figura 59 mostra esta opção no CMOS Setup de uma placa de CPU Gigabyte 7DX, equipada com DDR SDRAM. Figura 11.59 Indicando manualmente a latência do CAS de uma DDR SDRAM no CMOS Setup. No comércio encontramos módulos DDR SDRAM apenas com as indicações PC1600 (DDR200) ou PC2100 (DDR266). Apenas com essas informações não podemos saber se o chip é capaz de operar com CL=2 (melhor) ou CL=2,5 (pior). Isto não chega a dificultar a instalação, pois usando no CMOS Setup a configuração automática via SPD, os parâmetros corretos são automaticamente programados. Para checar o valor de CL permitido antes de comprar um módulo DDR, teríamos que anotar o nome e o fabricante dos seus chips, obter pela Internet o manual desses chips de memória e finalmente ter acesso a informações como a da figura 60. Neste exemplo, vemos que os chips MT46V16M8TG, produzidos pela Mícron, são produzidos nas versões –75 e –10 (7,5 ns e 10 ns). Esses chips podem operar com CL=2 em 133 MHz (DDR266A) e 100 MHz. Podem ainda operar com CL=2,5 em 150 MHz (DDR300) e 133 MHz (DDR266B). Figura 11.60 Os fabricantes de DDR SDRAM indicam os valores de CL que podem ser utilizados com seus chips. Escolhendo a RDRAM correta Os módulos de RDRAM são classificados de acordo com a velocidade, número de bits e tempo de acesso: Capítulo 11 - Memórias Velocidade Numero de bits Tempo de acesso 11-67 PC800, PC700, PC600 16 ou 18 40 a 55 ns Os módulos de 18 bits são usados em sistemas que operam com código de correção e detecção de erros (ECC). Os módulos de 16 bits são um pouco mais baratos e não utilizam este recurso. As velocidades estão relacionadas com a taxa de transferência: PC600 PC700 PC800 1,2 GB/s 1,4 GB/s 1,6 GB/s O tempo de acesso é outro fator importante. Assim como ocorre com as memórias SDRAM e DDR SDRAM, as memórias RDRAM necessitam de um pequeno tempo (similar à latência do CAS) antes que comecem a tranferir dados no modo síncrono. Conforme abordamos, as memórias RDRAM utilizam no seu interior, células de DRAM comuns, lentas como todas as memórias deste tipo. O único diferencial é que fazem acesso simultâneo a um elevado número de bits, que uma vez acessados, podem ser transferidos em alta velocidade. As memórias RDRAM são portanto classificadas de acordo com o seu tempo de acesso, que é o tempo necessário para que este grande número de bits sejam endereçados, acessados e estejam prontos para a transferência. Os fabricantes indicam em geral nos módulos de RDRAM, a taxa de transferência e o tempo de acesso. A figura 61 mostra um módulo padrão PC800, com tempo de acesso de 40 ns. Observe a indicação “800-40” na parte direita da etiqueta. Figura 11.61 Módulo RIMM de 800 MHz e 40 ns. Nos manuais dos módulos de memória RDRAM, os fabricantes indicam as opções de clock e tempo de acesso (ou latência). A figura 62 mostra uma tabela extraída de um manual, indicando as versões produzidas. Observe que existem versões de 16 e de 18 bits, com clocks de 600, 711 e 800 MHz, e diversos tempos de acesso. Para as versões PC800, por exemplo, são oferecidos tempos de acesso de 40, 45 e 50 ns. Obviamente as versões com menor tempo de acesso são mais caras. 11-68 Hardware Total Figura 11.62 Opções de velocidade apresentadas por um fabricante de RDRAM: Clock e tempo de acesso. Nas placas de CPU equipadas com RDRAM, o BIOS pode obter os parâmetros de velocidade e tempo de acesso a partir dos dados armazenados na EEPROM SPD (Serial Presence Detect) da RDRAM, e programar o chipset para operar no modo correto. Em geral também é possível programar manualmente esses parâmetros através do CMOS Setup. Módulo RIMM de continuidade O barramento das memórias RDRAM não pode ter soquetes vazios. É necessário um casamento de impedância devido à sua elevada freqüência de operação. Devemos completar os soquetes vazios com módulos de continuidade, como mostra a figura 63. Capítulo 11 - Memórias 11-69 Figura 11.63 Usando módulos de continuidade RIMM. Detecção e correção de erros na memória Todos os chips de memória estão sujeitos a erros. A probabilidade da ocorrência de erros é muito pequena, mas dependendo da aplicação, o erro pode ser tolerado ou não. Se um computador usado exclusivamente para jogos apresentar um erro por ano, isto não causará problema algum. Se um computador usado no monitoramento de um reator nuclear, a taxa de um erro a cada 10 anos seria catastrófica. Existem mecanismos para detectar erros, e outros que permitem ainda corrigir o erro encontrado. Paridade A paridade é um recurso que serve para aumentar a confiabilidade das memórias DRAM (isto se aplica a qualquer tipo de DRAM: RDRAM, DDR, SDRAM, EDO e FPM). Nos anos 80, as DRAMs eram muito suscetíveis a erros, e a técnica da paridade foi amplamente utilizada com o objetivo de detectar eventuais erros na memória. Com o passar dos anos, as memórias DRAM foram aperfeiçoadas e tornaram-se mais confiáveis, fazendo com que o uso da paridade pudesse ser dispensado, pelo menos nas aplicações menos críticas. Ainda assim, computadores que necessitam de alta confiabilidade continuam utilizando módulos de memória com paridade para aplicar um outro método mais eficiente para correção de erros, conhecido como ECC – Error Correction Code. A paridade nos PCs consiste em adicionar a cada grupo de 8 bits, um nono bit, chamado de bit de paridade. Este bit funciona como um dígito verificador, e permite detectar a maior parte dos erros na memória. Módulos 11-70 Hardware Total SIMM/72 com paridade operam com 36 bits ao invés de 32, e módulos DIMM/168 (SDRAM) e DIMM/184 (DDR) com paridade operam com 72 bits ao invés de 64. Módulos RDRAM com paridade utilizam 18 bits, ao invés de 16. A paridade que já foi tão importante há alguns anos atrás, caiu de importância pelo fato das memórias terem se tornado mais confiáveis. Inclusive muitos chipsets para PCs de baixo custo não fazem checagem de paridade, nem usam ECC. Os bits de paridade não são acessíveis ao processador. São usados por dois circuitos existentes no chipset: circuito gerador de paridade e circuito checador de paridade. O circuito gerador de paridade escreve o bit de paridade de cada grupo de 8 bits nas operações de escrita na memória. O circuito testador de paridade verifica a paridade em cada grupo de 8 bits lido da memória. Vejamos como funciona o bit de paridade e como é feita a detecção de erros na memória. Para simplificar a explicação, tomaremos apenas um grupo de 8 bits, mais um bit de paridade. Nas placas de CPU modernas, este mesmo circuito aparece repetido 8 vezes, completando assim 64 bits, ou 72 contando com os bits de paridade. Figura 11.64 Geração do bit de paridade. A figura 64 mostra como ocorre uma operação de escrita na memória, com o uso do bit de paridade. O circuito gerador de paridade recebe o valor que o processador coloca na memória e "conta" quantos bits "1" estão sendo escritos. A partir dessa "conta", escreve um bit de paridade de tal forma que, ao considerar o conjunto de 9 bits, o número total de bits "1" será sempre ímpar. Portanto, o circuito gerador de paridade garante que em cada grupo de 9 bits da memória existirá sempre um número ímpar de bits "1". Capítulo 11 - Memórias 11-71 Figura 11.65 Checagem da paridade. Vejamos agora como funciona a operação de leitura da memória. Nesse caso, entra em jogo o circuito testador de paridade. Em cada operação de leitura, este circuito recebe os 8 bits que o processador está lendo e mais o bit de paridade, formando um total de 9 bits, e "conta" o número de bits "1" que existem neste conjunto. Se tudo correr bem, deverá existir obrigatoriamente um número ímpar de bits "1". Caso não exista um número ímpar de bits "1", significa que ocorreu um erro na memória. Este circuito gerará o que chamamos de interrupção do processador, que imediatamente suspenderá o processamento e apresentará uma mensagem de erro. Sob o Windows, este será um daqueles erros do tipo “tela azul”. Será preciso resetar o computador. Desta forma, o erro não será propagado, evitando que sejam causados danos aos dados. Vejamos como é feita a detecção de erros. Suponha que o processador escreve na memória, um byte com valor binário 01000001. O circuito gerador de paridade, ao encontrar neste valor dois bits "1" gerará um bit de paridade igual a 1. Suponha que depois deste dado estar armazenado na memória, o segundo bit da direita para a esquerda transforma-se em "1", devido a um erro na memória. Ficará então armazenado o valor 01000011 e o bit de paridade será 1. Quando o processador ler este valor, o circuito testador de paridade encontrará um total de 4 bits "1" no grupo de 9 bits, o que caracteriza um erro na memória. O circuito de paridade não é capaz de detectar um erro em que existem dois bits simultaneamente errados no mesmo grupo de 8 bits. Entretanto, o erro em um único bit é o mais comum. A probabilidade de existirem dois bits errados é milhares de vezes menor que a de existir apenas um errado. A paridade é a técnica mais simples para detectar erros na memória, mas é muito eficaz. Caso seja detectado um erro na memória, o usuário deve providenciar sua manutenção. Será necessário substituir o módulo de memória defeituoso. 11-72 Hardware Total ECC Uma outra técnica mais eficiente tem sido utilizada para detectar e corrigir erros na memória. Trata-se do ECC, e tem sido utilizada em placas de CPU de alta confiabilidade, como as usadas em servidores. Para cada grupo de 64 bits, 8 bits adicionais são usados para detecção e correção de erros. Por isso, dizemos que os módulos DIMM/168 de 72 bits não são ditos “com paridade”, e sim, “com ECC”. Qualquer bit armazenado na memória apresenta uma pequena probabilidade de erro. Dentro de uma célula de memória, a probabilidade de ocorrer erro em apenas um de seus bits é muito maior que a probabilidade de ocorrerem erros simultâneos, ou seja, em dois ou mais bits. Cálculos de probabilidade podem ser feitos para mostrar que, sendo muito pequena a probabilidade de um bit apresentar falha, temos: Tipo de falha Falha em um bit isolado Falha em 1 bits dentro de um grupo de 8 bits Falha em 2 bits simultâneos em um grupo de 8 bits Falha em 3 bits simultâneos em um grupo de 8 bits Probabilidade p 8p 28p2 56p3 Para simplificar os cálculos, suponha um chip de memória de baixíssima confiabilidade, com probabilidade de 1 em 1000 (p=0,001) de falha. As probabilidades de falhas em grupos de 1, 2 e 3 bits seriam: Tipo de falha Falha em um bit isolado Falha em 1 bits dentro de um grupo de 8 bits Falha em 2 bits simultâneos em um grupo de 8 bits Falha em 3 bits simultâneos em um grupo de 8 bits Probabilidade 0,001 0,008 0,000028 0,000000056 Comparando esses números, vemos que a probabilidade de dois bits falharem simultaneamente (0,008) é 285 vezes maior que a probabilidade de falharem dois bits simultaneamente. A chance de falharem 3 bits ao mesmo tempo é 142857 vezes menor que a de falhar apenas um bit. Na prática esta diferença é ainda maior, portanto todos os mecanismos de detecção e correção de erros são voltados a resolver problemas causados por erros do tipo single bit. As falhas nas células de memória são causadas por bombardeamento de partículas alfa e raios cósmicos. Não só as memórias, chips em geral e os Capítulo 11 - Memórias 11-73 seres vivos são continuamente bombardeados por essas radiações, porém em intensidades baixíssimas e inofensivas. Periodicamente ocorrem tempestades eletromagnéticas, que são explosões solares que emitem grande quantidade de partículas alfa. Circuitos digitais podem ser afetados nessas ocasiões, através de raríssimos mas reais, erros nos bits armazenados nas suas células de memória. No início dos anos 80, as células de DRAM eram muito sensíveis, e podiam apresentar em média, um erro a cada 30 horas. Note que este tempo médio entre falhas (MTBF) é menor, quanto maior é o número de células de memória. Nos PCs atuais, o MTBF de um bit é bem maior (ou seja, podem passar muitos anos sem ocorrerem falhas), mas quando levamos em conta memórias de 256 MB e superiores, comuns em servidores, chegamos a MTBFs que variam entre 1 mês e 1 ano. Portanto é real a probabilidade de ocorrência de um erro em um dos seus bits, em períodos razoavelmente pequenos, principalmente quando levamos em conta que um servidor fica ligado 24 horas por dia. Não quer dizer que é preciso ficar ligado um mês para o erro ocorrer. Em um grupo de 256 MB, o erro pode acontecer depois de um ano, em outro pode ser depois alguns meses ou semanas, em outro pode ocorrer até no primeiro dia de uso. É tudo estatístico, um MTBF de um mês significa que se tomarmos vários computadores e marcarmos o tempo transcorrido até aparecer o primeiro erro, a média será de um mês. Esses erros não são permanentes, são apenas uma troca de bit (0 se transforma em 1 ou 1 se transforma em 0). Se o bit errado for detectado e corrigido, esta célula de memória continuará funcionando normalmente. Códigos de detecção e correção de erros são bastante utilizados em todos os meios de armazenamento de dados, como:      Memória RAM Disco rígido Disquetes CD-ROM Fitas magnéticas Sempre que as informações são guardadas em discos rígidos, disquetes e outros meios de armazenamento, são adicionados códigos para futura checagem de erros, o que aumenta a sua confiabilidade. Memórias RAM são bastante confiáveis, mas nas aplicações em que é necessária uma 11-74 Hardware Total confiabilidade ainda maior, também utilizam códigos de correção de erros (ECC). Como corrigir um erro na memória Partimos do princípio de que, quando um erro ocorre em uma célula, este erro está em apenas um bit. A chance de ocorrerem dois erros simultâneos na mesma célula de memória é praticamente nula. Entretanto são usados códigos sofisticados que permitem detectar (mas não corrigir) erros em dois bits simultâneos. O funcionamento desses códigos é muito complexo, por isso mostraremos aqui como resolver o problema mais comum: detectar e corrigir erros do tipo single bit, ou seja, quando ocorrem em um único bit dentro de uma célula de memória. O método mais empregado é o chamado código de Hamming. Vamos apresentar um método mais simples, bastante parecido com o código de Hamming. Podemos chama-lo de método de Laercius – que obviamente não é usado na prática, e tem apenas fins explicativos. Ele não detecta erros em dois bits simultâneos, mas é de simples entendimento. Este método consiste em adicionar para cada dado, um grupo de bits de checagem. Quanto mais bits de dados, mais bits de checagem devem ser usados. A tabela abaixo mostra para dados de 8, 16, 32 e 64 bits, quantos bits devem ser usados para checagem: Tamanho dos dados 8 bits 16 bits 32 bits 64 bits Bits adicionais usando o Bits adicionais usando o código de Hamming “código de Laercius” 5 5 6 6 8 7 8 8 Mostraremos o funcionamento da correção de erros pelo código de Laercius usando dados de 8 bits, por ser mais fácil de entender. O funcionamento para 64 bits é semelhante, mas didaticamente é mais fácil explicar como funciona para 8 bits. Para o grupo de 8 bits são adicionados 5 bits de checagem. Note que na prática não é feita esta checagem para apenas 8 bits, pois adicionando 5 bits, estamos quase dobrando o custo da memória. Para grupos de 64 bits, usados nos PCs modernos, bastam 8 bits para fazer a detecção e correção de erros, totalizando 72 bits, um aumento bastante viável que não afeta muito o custo das memórias. Capítulo 11 - Memórias 11-75 Figura 11.66 Um código simples para correção de erros. A figura 66 mostra um dado de 8 bits, representado por b7b6b5b4b3b2b1b0. Os 5 bits de controle são p1, p2, p4, pd e pp. Esses 5 bits são calculados da seguinte forma: p1: Paridade calculada entre b5, b7, b3 e b1 p2: Paridade calculada entre b4, b6, b2 e b0 p4: Paridade calculada entre b5, b7, b4 e b6 pd: Paridade calculada entre b7, b6, b5, b4, b3, b2, b1, b0 pp: Paridade calculada entre p1, p2, p4 e pd. Quando é feita uma gravação na memória, são gerados e armazenados os 5 bits de checagem. Quando é feita uma leitura, são lidos os dados e os bits de checagem. Em função dos dados lidos, os bits de checagem são novamente calculados. São comparados os bits de checagem armazenados com os calculados. Se forem iguais, está tudo correto. Se existirem diferenças, temos um erro na memória. É recalculada a paridade dos dados pd. Também é recalculada a paridade dos bits de controle, pp. Se pd estiver correta, não existe erro nos 8 bits de dados da memória. Se pd indicar erro, então existe um bit errado, ou entre os 8 bits de dados, ou então o erro pode ser o próprio bit pd. Entrará então em jogo o bit de paridade pp. Se estiver errado, significa que existe um bit errado, que será necessariamente pd. Isto significa que os 8 bits de dados estão corretos. Se pp estiver correto, significa que os bits p1, p2, p4 e pd estão corretos, então o erro está em um dos 8 bits de dados. A explicação pode ser melhor visualizada através da figura 67. 11-76 Hardware Total Figura 11.67 Correção de erros pelo método de Laercius. O mais interessante de tudo é a forma pela qual o bit errado é identificado. Ele é indicado pelos valores de p1, p2 e p4 armazenados e calculados. Quando esses bits armazenados são iguais aos calculados, recebem peso zero, quando são diferentes, recebem peso 1, 2 ou 4 respectivamente. Por exemplo, quando p1 calculado é igual ao p1 armazenado, p2 calculado é diferente do p2 armazenado, e p4 calculado é igual ao p4 armazenado, temos 0+2+4=6. Isto significa que o bit b6 está errado. Basta invertê-lo (trocar de 0 para 1, ou de 1 para 0) e o erro estará corrigido. Com dados de 64 bits, são usados os bits de checagem p1, p2, p4, p8, p16 e p32, além de pd para indicar a paridade dos dados e pp para indicar a paridade dos bits de checagem. São portanto 8 bits de checagem ao todo. O mesmo esquema da figura 67 é utilizado, e os bits p1, p2, p4, p8, p16 e p32 são usados para indicar a posição do erro. OBS: Essa história de código de Laercius é brincadeira. Não sou o criador deste método, estou apenas repetindo o que aprendi em alguma aula de circuitos digitais, lá pelo início dos anos 80... Você não precisa conhecer os métodos utilizados pelos chipsets para detectar e corrigir erros na memória, mas precisa saber o seguinte: a) para cada grupo de 64 bits, são necessários 8 bits adicionais para implementar o ECC, totalizando 72 bits. b) Não adianta simplesmente usar memórias de 72 bits. É preciso que o chipset da sua placa de CPU utilize a geração e a checagem de erros. Muitos chipsets para PCs de baixo custo não operam com ECC. Memórias ROM A ROM (Read Only Memory, ou memória de apenas leitura) tem duas características principais. A primeira, trata-se de uma memória não volátil, ou Capítulo 11 - Memórias 11-77 seja, que não perde seus dados quando é desligada. Por isso é a memória ideal para armazenar o BIOS, que precisa entrar em execução assim que o computador é ligado. A segunda característica, seu próprio nome já diz. É usada apenas para operações de leitura, não permitindo gravações. A maioria das ROMs usadas em PCs utiliza o encapsulamento DIP (Dual Inline Package). O usuário nem mesmo precisa se preocupar com a instalação das ROMs. Já vêm instaladas e prontas para funcionar. As ROMs mais comuns são as que armazenam o BIOS da placa de CPU e o BIOS da placa VGA. Figura 11.68 Diagrama de uma ROM. A figura 68 mostra o diagrama de blocos de uma ROM. O chip recebe o endereço a ser acessado, que é por sua vez usado para acessar a matriz de células. O valor lido da célula endereçada é colocado no buffer de saída, que é ligado ao barramento de dados. Existem ainda os sinais de controle OE (Output Enable) e CE (Chip Enable). São comuns ROMs que operam com células de 8 bits, e muitas operam com 16 bits. A ROM do nosso exemplo pode operar nos modos de 8 e de 16 bits, bastando que seja especificado o bit de controle Word/Byte. Note que esta é uma característica particular do chip que usamos no exemplo, e não necessariamente está disponível na maioria das ROMs. 11-78 Hardware Total Figura 11.69 Operação de leitura em uma ROM. A figura 69 mostra o diagrama de tempo de uma operação de leitura. Inicialmente é especificado o endereço, e a seguir são ativados os sinais CE e OE. Transscorrido o tempo de acesso, os dados estarão presentes no barramento de dados. Terminada a leitura devemo ser desativados os sinais CE e OE, fazendo com que o barramento de dados volte a ficar em alta impedância. ROM, PROM, EPROM As ROMs são encontradas em diversas modalidades. As principais diferenças dizem respeito a como os dados originais são armazenados. Em uso normal, a ROM aceita apenas operações de leitura, e não de escrita, mas antes disso, é preciso que alguém (normalmente o fabricante) armazene os seus dados. A ROM é o tipo mais simples. Seus dados são gravados durante o processo de fabricação do chip. Um fabricante de placas de CPU, por exemplo, entrega ao fabricante de memórias, o conteúdo a ser gravado nas ROMs. A partir deste conteúdo, o fabricante de memórias produz uma matriz, com a qual serão construídos milhares de chips. Normalmente só vale a pena utilizar ROMs quando se tem certeza de que seus dados não precisarão ser alterados, e também quando são produzidas no mínimo 10.000 peças iguais. Nessas condições, o custo de fabricação de cada chip é bastante baixo. A PROM (Programable ROM) é um tipo de memória ROM, com uma diferença: pode ser programada em laboratório, através de um gravador especial. Este tipo de gravação é feito através da “queima” de microscópicos elementos, que são como pequenos fusíveis, feitos de material semicondutor. Uma PROM nova vem em estado “virgem”, ou seja, com todos os seus fusíveis intactos. O processo de gravação faz a queima seletiva desses fusíveis, a fim de representar os bits desejados. Este processo é irreversível. Uma vez Capítulo 11 - Memórias 11-79 “queimada”, ou seja, programada, uma PROM não pode mais ser modificada. No passado, as PROMs eram usadas em laboratório, durante o desenvolvimento de produtos que seriam posteriormente produzidos em larga escala, utilizando ROMs. Hoje existem métodos mais eficientes, mas as PROMs ainda são bastante utilizadas quando é necessário criar circuitos de alta velocidade. A EPROM ou UV-EPROM (Eraseable PROM, ou Ultra Violet Eraseable PROM) é uma ROM programável, que pode ser apagada e regravada. Seus dados podem ser apagados através de um feixe de luz ultra violeta de alta intensidade. As EPROMs possuem uma janela de vidro, através da qual podem incidir os raios ultra violeta usados no processo de apagamento. Esses raios são obtidos em um aparelho especial chamado “apagador de EPROMs”, que consiste em uma caixa plástica com uma lâmpada ultra violeta. Devido ao seu baixo custo em comparação com as PROMs, as EPROMs foram muito utilizadas pela indústria de informática, para gravação de BIOS, geradores de caracteres e outros dados fixos. Um pequeno fabricante que produz apenas algumas centenas de unidades de um produto não tem escala de produção suficiente para utilizar ROMs, que precisam ser produzidas aos milhares. Ao invés disso utilizam EPROMs, que mesmo sendo mais caras, podem ser utilizadas em pequenas quantidades. Figura 11.70 Um programador de ROMs, usado em laboratórios de desenvolvimento e manutenção. Laboratórios de desenvolvimento ou manutenção podem utilizar gravadores de ROMs (PROM, EPROM, EEPROM, UV-EPROM, FLASH ROM) que são ligados diretamente ao PC, através da porta serial ou paralela. Mediante o controle feito por um software que o acompanha, esses aparelhos são capazes de ler e gravar o conteúdo de um grande número de chips de ROMs programáveis. Flash ROM Desde os anos 80 existe no mercado um tipo especial de ROM, que pode ser programada e apagada eletricamente: a EEPROM ou E2PROM 11-80 Hardware Total (Eletrically Eraseable Programable ROM). Essas memórias são antecessoras das atuais Flash ROMs, que têm a mesma característica. São ROMs que podem ser regravadas através da aplicação de voltagens de programação especiais. Em uso normal, esta voltagem de programação não chega ao chip, e seus dados permanecem inalteráveis. Este tipo especial de ROM tem sido utilizado nas placas de CPU a partir de meados dos anos 90 para armazenar o seu BIOS. Pelo fato de serem alteráveis, permitem realizar atualizações do BIOS, através de programas especiais que ativam os seus circuitos de gravação. Este programa é fornecido pelo fabricante da placa de CPU. Figura 11.71 O BIOS da placa de CPU é armazenado em uma Flash ROM. As Flash ROMs também foram muito utilizadas para armazenar o “BIOS do modem”. Este termo é errado, o correto é dizer “o firmware do modem”. Trata-de de um software que é executado pelo processador (DSP, ou processador de sinais digitais) existentes no modem. Este software possui, entre outros módulos, os protocolos de comunicação. Logo que surgiram os primeiros modems de 56k bps, dois protocolos de fabricantes diferentes competiam para ser o padrão do mercado: o X2 e o K56Flex. Nenhum fabricante de modem tinha certeza sobre qual o protocolo seria adotado como padrão mundial, por isso passaram a escolher um deles e armazená-lo em uma Flash ROM no modem. Uma vez que fosse adotado o padrão definitivo, o novo protocolo poderia ser gravado nesta Flash ROM. No início de 1998 foi finalmente estabelecido o padrão V.90, e os fabricantes de modems passaram a oferecer através dos seus sites, um programa de atualização para o novo protocolo, a ser gravado na Flash ROM. Capítulo 11 - Memórias 11-81 Figura 11.72 Flash ROM de um modem. Shadow RAM As ROMs são extremamente lentas para os padrões atuais de velocidade das memórias. Enquanto as DRAMs modernas apresentam tempos de acesso inferiores a 15 ns (PC66), as ROMs têm tempos de acesso de 100 ns ou mais. Uma outra limitação dos chips de ROM é que normalmente fornecem apenas 8 bits de cada vez. Os processadores modernos precisam ler 64 bits de cada vez, portanto os dados das ROMs precisam ser agrupados de 8 em 8, até formar 64 bits, para só então serem liberados para o processador. Como resultado do elevado tempo de acesso e dos seus singelos 8 bits, as ROMs usadas nos PCs são cerca de 100 vezes mais lentas que as RAMs. Existem ROMs rápidas, porém são muito caras. Seria também possível agrupar 8 ROMs para formar um grupo de 64 bits, mas esta é também uma solução bastante cara para o problema da sua lentidão. Felizmente existe uma técnica bastante simples e econômica para a solução deste problema, técnica esta utilizada desde o tempo dos PCs 286: a Shadow RAM. A técnica consiste em, logo no início do processo de boot, copiar o conteúdo da ROM (que armazena o BIOS da placa de CPU) para uma área da RAM. Feita esta cópia, a área de RAM que recebeu a cópia dos dados da ROM tem suas operações de escrita desabilitadas. Isto faz com que o comportamento seja similar ao de uma ROM (Read Only). Finalmente, esta área de RAM é mapeada sobre o mesmo endereço antes ocupado pela ROM, ao mesmo tempo em que a ROM é desabilitada. A partir daí passa a vigorar a cópia da ROM, feita sobre a RAM. A técnica da shadow RAM é utilizada para acelerar o BIOS da placa de CPU, o BIOS da placa de vídeo e outros BIOS eventualmente existentes em placas de expansão. A habilitação da shadow RAM é feita através do CMOS Setup. 11-82 ///////// FIM ////////// Hardware Total Capítulo 12 Barramentos da placa de CPU Barramentos internos e externos Barramentos são conjuntos de sinais digitais através dos quais o processador transmite e recebe dados de circuitos externos. Alguns barramentos são usados para transmissões feitas entre placas, ou dentro de uma mesma placa. Existem vários barramentos nesta categoria:       Barramento Barramento Barramento Barramento Barramento Barramento local da memória PCI ISA AGP AMR/CNR Esses serão os barramentos estudados neste capítulo. Outros barramentos são usados para que o processador e a memória possam receber e transmitir dados para periféricos e dispositivos externos. Entre eles podemos citar os seguintes:     Barramento Barramento Barramento Barramento SCSI USB Firewire IDE 12-2 Hardware Total Figura 12.1 Principais barramentos de uma placa de CPU. A figura 1 mostra o diagrama em blocos de uma placa de CPU. Nele podemos ver o processador, as memórias, os dois principais integrantes do chipset (North Bridge e South Bridge – ponte norte e ponte sul), a memória, os slots PCI e AGP, o barramento ISA, as interfaces IDE e USB, o chip Super I/O e suas interfaces. Neste capítulo estudarmos detalhadamente os seguintes barramentos indicados nesta figura: 1) Barramento do processador, barramento local ou barramento de sistema. É aquele através do qual o processador faz contato direto com o chipset, e a partir daí, com os demais barramentos. Especificamente este barramento é ligado ao chip chamado ponte norte, north bridge ou system controller. 2) Barramento da memória. Ligado diretamente na ponte norte, dá acesso aos soquetes nos quais são instalados os módulos de memória. 3) Barramento AGP. É usado para a instalação de uma placa de vídeo AGP. 4) Barramento PCI. Através deles podemos usar placas de expansão PCI. A maioria das placas de expansão atuais usam este barramento. 5) Barramento ISA. Usado na ligação com placas de expansão antigas que seguiam este padrão. Já existem placas de CPU que não apresentam mais o barramento ISA, mas no seu lugar utilizam um barramento interno chamado LPC, usado na comunicação com o BIOS e com o chip Super I/O. O barramento do processador Através deste barramento o processador faz a comunicação com o seu exterior. Nele trafegam os dados lidos da memória, escritos na memória, Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-3 enviados para interfaces e recebidos de interfaces. Pode ser dividido em três grupos:    Barramento de dados Barramento de endereços Barramento de controle Figura 12.2 Barramento do processador. Através do barramento de endereços o processador pode especificar qual a placa ou interface através da qual quer transmitir ou receber dados, e também especificar o endereço de memória no qual deseja ler ou armazenar dados. A maioria dos processadores modernos têm barramento de endereços com 36 bits, podendo assim endereçar até 64 GB de memória física. O barramento de dados tem 64 bits na maioria dos processadores modernos. O barramento de endereços é sempre unidirecional, ou seja, os bits são gerados pelo processador. O barramento de dados é bidirecional, ou seja, os dados são ora transmitidos, ora recebidos pelo processador. O barramento de controle contém vários sinais que são necessários ao funcionamento do processador, bem como controlar o tráfego do barramento de dados. Alguns dos seus sinais são de saída, outros são de entrada, outros são bidirecionais. Existem sinais para indicação do tipo de operação (leitura ou escrita), sinais se especificação de destino/origem de dados (memória ou E/S), sinais de sincronismo, sinais de interrupção, sinais que permitem a outro dispositivo tomar o controle do barramento, sinais de clock, sinais de programação e diversos outros. Na maioria dos casos, o barramento do processador é o mais veloz existente em uma placa de CPU, mas isto nem sempre ocorre. Por exemplo, uma 12-4 Hardware Total placa de CPU pode ter o processador operando com barramento de 100 MHz e as memórias operando a 133 MHz. Ter a memória mais rápida é vantajoso no caso de placas com vídeo onboard, já que estaria sendo acessada, ora pelo processador, ora pelos circuitos de vídeo. Neste caso o barramento da memória seria o de tráfego mais intenso do computador. Velocidade do barramento do processador Os barramentos de todos os processadores modernos operam de forma síncrona, ou seja, os eventos são sincronizados com um sinal de clock. Nos processadores antigos, cada operação era feita em dois, três ou mais períodos de clock. Nos processadores modernos, cada operação pode ser feita em um só período de clock. Infelizmente nem sempre as memórias e outros dispositivos são tão velozes a ponto de acompanhar esta velocidade, e assim são feitas prorrogações 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 transferência máxima de 800 MB/s (100 MHz x 8). Na prática este valor não é alcançado, pois nem todas as transferências podem ser feitas em um único ciclo. Por exemplo, todas as memórias modernas podem transferir dados a cada período de clock, porém o primeiro dado demora mais estar pronto, é o que chamamos de latência. Devido às latências das memórias e de outros dispositivos mais lentos, a taxa de transferência máxima nunca é obtida na prática. A velocidade máxima teórica de um barramento é um ponto bastante importante, por isso vamos discutir o assunto com mais detalhes. Tanto é assim que ao lançar novos processadores (como o caso do Athlon/Duron e do Pentium 4 e Itanium), a Intel e AMD se preocuparam em oferecer taxas de transferência bem elevadas. Para calcular a taxa de transferência, basta multiplicar o clock externo do processador pelo número de bytes do seu barramento de dados. No caso de processadores que operam com DDR (Athlon e Duron) o clock deve ainda ser multiplicado por 2, e para processadores que operam com QDR (Quad Data Rate, como é o caso do Pentium 4 e do Xeon), o clock deve ser multiplicado por 4. A tabela a seguir mostra a taxa de transferência máxima teórica dos principais processadores produzidos nos últimos anos. Processador Pentium / Pentium MMX K6-2 / K6-III Pentium II / Celeron Clock externo Transferências por ciclo 66 MHz 100 MHz 66 MHz 1 1 1 Taxa de transferência máxima teórica 533 MB/s 800 MB/s 533 MB/s Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU Pentium II 350+ Pentium III, Celeron-800+ Pentium IIIB Atlhlon / Duron thlon / Duron Pentium 4, Xeon 100 MHz 100 MHz 133 MHz 100 MHz 133 MHz 100 MHz 12-5 1 1 1 2 2 4 800 MB/s 800 MB/s 1066 MB/s 1600 MB/s 2133 MB/s 3200 MB/s As latências das memórais impedem que essas taxas sejam obtidas na prática. Um outro fator 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 efetivos usando DDR) for ligado a memórias PC133, o desempenho do seu barramento será menor que o de um processador que use barramento de 133 MHz, e não de 200 MHz. Exemplo de barramento: Pentium MMX e Socket 7 Sempre encontramos nos manuais dos processadores, disponíveis no sites dos seus fabricantes, especificações detalhadas sobre seus barramentos. Apenas como ilustração, mostraremos a seguir algumas informações sobre o barramento do processador Pentium MMX, compatível com os utilizados por outros processadores para o Socket 7. A figura 3 mostra a numeração dos pinos do processador, bem como os nomes recebidos por cada um desses pinos. Figura 12.3 Pinagem do Pentium MMX. 12-6 Hardware Total Observe que vários pinos têm as indicações VSS, VCC2 e VCC3. Os 53 pinos VSS são ligados ao terra da placa de CPU (tensão de 0 volts). Os 28 pinos de VCC3 são para a tensão externa do processador, com 3,3 volts. Os 25 pinos de VCC2 recebem no caso do Pentium MMX, uma alimentação de 2,8 volts, porém em outros processadores esta alimentação tem valores diferentes, e normalmente menores. Esta tensão alimenta o núcleo do processador. O uso de vários pinos de alimentação serve para garantir uma melhor distribuição de correntes dentro do chip e ao longo da placa de CPU. A figura 4 mostra os barramentos de dados e de endereços. São ao todo 29 pinos de endereços (A3 a A31), com os quais podem ser endereçadas 512 M células de 64 bits, totalizando 4 MB. Como cada célula de 64 bits pode ter seus bytes endereçados individualmente, este processador tem mais 8 sinais de controle (BE0-BE7) que fazem este endereçamento adicional. Por exemplo, o processador pode especificifar uma célula de 64 bits qualquer e através dos sinais BE0-BE7, acessar apenas o valor de 8 bits armazenado no 3o byte desta célula, ou o valor de 16 bits armazenado no 5o e no 6o, bytes, ou ainda acessar o valor de 32 bits encontrado no 2o, 3o, 4o e 5o byte. Pode ainda usar a célula inteira como um valor de 64 bits, ou então obter esses 64 bits, parte da célula atual e parte da célula seguinte. A figura 4 mostra anda os 64 pinos que formam o barramento de dados (D0 a D63). Figura 12.4 Barramentos de dados e de endereços do Pentium MMX. O mais complexo barramento do processador é o do controle, onde encontramos uma grande miscelânea de sinais (figura 5). Alguns são de fácil entendimento, bastando ter conhecimentos básicos sobre o funcionamento externo de um processador. Vamos apresentar alguns desses sinais, apenas para fins ilustrativos. Para obter mais detalhes específicos sobre o Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-7 funcionamento de cada um desses sinais, é preciso fazer o download do manual do processador de interesse. Esses manuais são encontrados nos sites dos fabricantes, como Intel, AMD e VIA. Figura 12.5 Sinais de controle do Pentium MMX. Aqui vão portanto as descrições de alguns desses sinais: Sinal A20M ADS AP e EADS BF0 e BF1 BRDY CLK CPUTYP D/C DP0-DP7 Descrição Usado para dar acesso à chamada memória HMA, que consiste nos primeiros 64 kB localizados após o endereço 1M. É usado quando o processador opera no Modo Real, ou seja, o mesmo utilizado pelo MS-DOS. Address Strobe. Indica que o processador está iniciando um novo ciclo. Os ciclos podem ser de leitura da memória, escrita na memória, leitura de I/O, escrita em I/O, etc. Usados para geração e checagem de paridade no barramento de endereços. Indica o multiplicador usado para definir o clock interno, em função do clock extenro (2x, 2,5x, 3x e 3,5x, no caso do Pentium MMX). Processadores como o K6-2 possuem ainda um pino adicional BF2 para a definição de multiplicadores maiores. Esses pinos são ligados aos jumpers da placa de CPU que fazem a programção dos multiplicadores. Indica ao processador se a atual transferência em modo burst já está finalizada ou se devem ser usados wait states. Através desta entrada o processador recebe o seu clock externo. Usado para distinguir entre processador primário e secundário, em placas equipadas com mais de um processador. Data/Code. Através deste sinal o processador indica se está fazendo um acesso a dados ou a instruções de programas. Usados para geração e controle de paridade no barramento de dados. Cada um desses 8 sinais representa a paridade de 8 bits do barramento de dados. 12-8 FERR HOLD HLDA M/IO R/W RESET Hardware Total Floating Point Erros. Usado para indicar a ocorrência de um erro de ponto flutuante, resultante de uma operação matemática inválida feita pela unidade de ponto flutuante, como uma divisão por zero ou raiz quadrada de um número negativo. Por esta entrada o processador recebe uma requisição para que entre em alta impedância (tristate), possibilitando que outro chip tome o controle do barramento. É usado em transferências de DMA e Bus Mastering. HOLD Acknowledge. O processador informa que está entrando em modo de tristante. A partir daí o barramento pode ser usado por outros chips. O processador indica se está acessando uma posição de memória ou uma interface de I/O (entrada e saída). O processador indica se está realizando uma operação de leitura ou escrita. Ao receber um comando nesta entrada, o processador realiza seu processo de RESET interno. Este sinal deve ser ativado mediante o botão RESET do gabinete, e também quando o computador é ligado (Power-on RESET). Esses são apenas alguns dos sinais de controle deste processador, que são encontrados também nos processadores mais modernos. Nossa intenção aqui não foi descrever detalhadamente todos os sinais, mas apenas dar ao leitor uma idéia do tipo de função realizada por esses sinais. O barramento das memórias Nas placas de CPU antigas, as memórias eram ligadas diretamente ao barramento do processador, através de chips chamados buffers bidirecionais. Esses chips tinham como único objetivo amplificar a corrente vinda do processador, permitindo que o barramento de dados fosse ligado a um número grande de chips de memória. Portanto a velocidade do barramento do processador era igual à velocidade do barramento das memórias. Velocidade do barramento das memórias Atualmente as memórias são ligadas ao processador através do chipset. A função do chipset nesta conexão não é de apenas aplificar corrente. A maioria dos chipsets possui registradores que permitem que a memória opere de forma assíncrona ao processador, ou seja, com um clock diferente. Alguns chipsets podem ter o processador operando a 100 MHz e as memórias a 66, ou 133 MHz. Outros podem ter o processador operando a 200 MHz e as memórias a 133. Existem vários outros exemplos de clocks diferentes. Nesses casos dizemos que a memória está operando de forma assíncrona ao processador. Podemos encontrar barramentos de memória operando com diversas velocidades: Tipo de memória Clock Transferências por ciclo Taxa de transferência máxima teórica Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU FPM, EDO SDRAM PC66 SDRAM PC100 SDRAM PC133 DDR200 DDR266 DDR300 DDR333 DDR400 RDRAM 66 MHz 66 MHz 100 MHz 133 MHz 100 MHz 133 MHz 150 MHz 166 MHz 200 MHz 100 MHz 12-9 1/3 1 1 1 2 2 2 2 2 4 176 MB/s (*) 533 MB/s 800 MB/s 1067 MB/s 1600 MB/s 2133 MB/s 2400 MB/s 2666 MB/s 3200 MB/s 3200 MB/s (**) (*) Memórias FPM e EDO gastam de 2 a 4 ciclos em Page Mode para fazer cada transferência, por isso consideramos uma média de 3 ciclos para cada transferência, ou 1/3 de transferência a cada ciclo. (**) Um módulo RDRAM opera com 1600 MB/s, porém são usados aos pares, resultando em 3200 MB/s. Note ainda que a DDR SDRAM mais veloz indicada na tabela é a DDR400, porém na época em que a RDRAM oferecia 3200 MB/s, a DDR mais veloz era a DDR266. Juntamente com a chegada de chips DDR mais velozes, chegarão tambem ao mercado chips RDRAM também com maior velocidade. As taxas de transferência mostradas na tabela acima são meros limites teóricos, e nunca são obtidos na prática. São taxas momentâneas que vigoram apenas quando a transferência se dá em modo burst. Essas taxas não são sustentadas por períodos significativos, já que a cada 3 transferências em que usam um só ciclo, é exigida uma transferência inicial que dura 2 ou 3 ciclos (latência 2 ou 3), resultando em temporizações como 2-1-1-1 ou 3-1-11, o que resulta em 0,8 e 0,75 transferências por ciclo, em média. Mais tempo é perdido antes de cada transferência, ao serem usados os comandos de leitura e gravação, onde mostramos como são as formas de onda dos acessos aos vários tipos de memória). Finalmente um outro fator contribui para reduzir ainda mais o desempenho, que é a atuação da cache. A maioria dos acessos à memória passam pelas caches do processador, mas certos ciclos podem ser feitos no modo uncached. O processador estaria neste caso fazendo leituras e escritas diretamente na memória, e sem usar o modo burst (transferências da cache são feitas em grupos de 4 acessos consecutivos). Os sinais de um barramento de memória Existem algumas diferenças, principalmente no número de bits do barramento de dados e de endereços dos chips de memória. Já o barramento de memória não admite variações. Existe um padrão que deve ser seguido por todos os fabricantes. Por exemplo, os barramentos dos módulos SDRAM DIMM/168 devem ter sempre 64 ou 72 bits. Diferenças podem existir nos barramentos de endereços, já que módulos de maior 12-10 Hardware Total capacidade exigem mais bits para seu endereçamento. Entretanto, no mesmo soquete onde instalamos um módulo de 512 MB, também precisam ser suportados módulos de menores capacidades, o que resulta em variações no número de bits de endereços. Essas diferenças não são uma despadronização. O que ocorre é que o barramento deve ser compatível com módulos de diferentes capacidades. Outros sinais são padronizados em módulos de qualquer capacidade. Por exemplo, os sinais RAS e CAS dos módulos SDRAM DIMM/168 devem sempre ocupar os pinos 115 e 111, respecticamente. A figura 6 mostra a utilização de todos os pinos do barramento utilizado pelas memórias SDRAM DIMM/168. *** 75% *** Figura 12.6 Pinagem de um barramento de memória SDRAM DIMM/168. A seguir apresentamos uma breve descrição dos mais importantes sinais de um barramento de SDRAM DIMM/168. Sinal RAS CAS WE CK0-CK3 DQ0-DQ63 CB0-CB7 A0-A12 Descrição Row Address Strobe. Ligado diretamente aos pinos de RAS dos chips de memória encontrados nos módulos DIMM/168. Column Address Strobe. Ligado diretamente aos pinos de CAS dos chips de memória. Write Enable. Também ligado nos pinos de mesmo nome nas memórias, é usado para indicar se a atual operação é de leitura (bit 1) ou escrita (bit 0). São sinais idênticos e transmitem aos chips do módulo, os sinais de clock necessários aos seu funcionamento. Em módulos PC133, este clock é de 133 MHz. São os 64 bits do barramento de dados do módulo. São 8 bits adicionais usados para checagem de erros (Paridade ou ECC) Barramento de endereços, especifica a célula de memória a ser acessada. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU BA0, BA1 S0, S1, S2, S3 DQMB0-DQMB7 VCC VSS 12-11 Selecionamento de banco. Cada chip de SRAM possui 4 bancos internos. Esses dois bits são usados para o selecionamento do banco desejado. O mesmo selecionamento é enviado a todos os chips do módulo. Selecionamento de banco dentro do módulo. Existem módulos de 1 e de dois bancos. Normalmente os de 1 banco usam chips de um só lado, enquanto os de 2 bancos possuem chips em ambos os lados. O primeiro banco é sempre ativado pelos sinais S0 e S2, enquanto o segundo banco, quando existe, é ativado pelos sinais S1 e S3. Cada um desses 8 bits de controle ativa o bits consecutivos do barramento de dados do módulo. DQMB0 habilita os bits DQ0-DQ7; DQMB1 habilita os bits DQ8-DQ15, e assim por diante, até DQMB7 que habilita os bits DQ56-DQ63. Através desses controles, o chipset, mediante comando apropriado do processador, pode acessar grupos de 8, 16, 32 ou 64 bits na célula endereçada. Isso é útil, por exemplo, quando é preciso gravar um dado em um único byte, ou em outras porções menores que os 64 bits do barramento de dados do módulo. Alimentação de +3,3 volts. Ligados ao terra Células de memória em um módulo DIMM têm 64 bits, ou seja, 8 bytes. É interessante observar como essas células são endereçadas. São usados 3 grupos de sinais: Sinais S0, S1, S2 e S3 Funcionamento Esses sinais fazem a distinção entre módulos de face simples e de face dupla. Nos módulos de face simples, devem ser ativados simultaneamente os sinais S0 e S2. Nos módulos de face dupla, os sinais S0 e S2 ativam os chips de uma face, e os sinais S1 e S3 ativam os chips da outra face. Mais especificamente: S0 ativa os bits DQ0-DQ31 da primeira face S2 ativa os bits DQ32-DQ63 da primeira face S1 ativa os bits DQ0-DQ31 da segunda face S3 ativa os bits DQ32-DQ63 da segunda face BA0, BA1 Portanto esses sinais podem representar até 2 combinações: S0 e S2 ativos S1 e S3 ativos Esses sinais são enviados a todos os chips do módulo. Servem para selecionar um dos 4 bancos internos que um chip de SDRAM pode ter. Portanto esses sinais podem representar 4 combinações: Banco 0: BA1=0 e BA0=0 Banco 1: BA1=0 e BA0=1 Banco 2: BA1=1 e BA0=0 Banco 3: BA1=1 e BA0=1 12-12 A0-A11 ou A0-A12 Hardware Total Dependendo da capacidade do módulo, podem existir 12 bits (A0-A11) ou 13 bits (A0-A12) de endereçamento. Este grupo de bits é usado duas vezes para indicar a linha e a coluna desejada, juntamente com os sinais RAS e CAS. Podem portanto fornecer nas duas etapas, 24 ou 26 bits de endereços. Desta forma é possível endereçar 16M (224) ou 64M (226) células. Sendo assim, a capacidade de um módulo de memória depende obviamente do número e da capacidade dos chips, mas também deve estar de acordo com o número de faces e do número de bits de endereço. Por exemplo, para módulos com 12 bits de endereços e face dupla, a capacidade máxima permitida é de: 16M x 2 bancos por módulo x 4 bancos internos x 8 bytes por célula = = 1024 MB A tabela abaixo mostra as capacidades máximas dos módulos em função do número de bits de endereços e do número de faces: Endereços A0-A11 A0-A11 A0-A12 A0-A12 Face Simples Dupla Simples Dupla Capacidade máxima 512 MB 1024 MB 2048 MB 4096 MB É claro que a utilização depende também da capacidade de cada chip. Quando não existem chips com capacidade suficiente para criar um módulo de alta capacidade e face simples, são usadas ambas as faces do módulo, com os chips disponíveis. Praticamente todos os sinais do barramento de memória passam por todos os soquetes. Por exemplo, o mesmo barramento de dados DQ0-DQ63 passa por todos os soquetes e vai até o chipset. O mesmo ocorre com o barramento de endereços e sinais de RAS e CAS. Alguns sinais entretanto são distribuídos individualmente cada um dos soquetes. É o caso dos sinais de clock, que por serem de freqüência muito elevada, são fornecidos em “cópias individuais” para cada soquete. Isso evita que os sinais de clock sejam deteriorados, coisa que normalmente ocorre em pequena escala quando um sinal digital é ligado em muitos chips. A maioria dos chipsets possui vários sinais de clock, todos iguais e sincronizados, mas para serem enviados separadamente para cada soquete de memória. Sempre que vários circuitos semelhantes são ligados em paralelo é preciso que algum sinal digital faça o selecionamento individual do circuito desejado, Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-13 caso contrário todos os circuitos tentariam fornecer dados ao mesmo tempo. Digamos por exemplo que um PC tem 256 MB de memória, formados por dois módulos DIMM/168 com 128 MB cada. O chipset precisa saber que endereços de 0 até 128 M pertencem ao primeiro módulo, e que endereços de 128 M a 256 M pertencem ao segundo módulo (note que a rigor o primeiro módulo termina no endereço 128M–1, enquanto o segundo começa exatamente no endereço 128M). Os sinais S0, S1, S2 e S3 de cada soquete de memória são usados para este propósito. O chipset possui vários bits de endereçamento através dos quais podem ativar os sinais S0, S1, S2 e S3 de cada soquete de memória, de forma individual. Através do endereço desejado pelo processador, o chipset sabe exatamente qual módulo de memória o contém, e ativa os sinais de selecionamento de banco adequados. *** 35% *** Figura 12.7 Sinais do controlador de memória do chipset Intel i815. A figura 7 mostra os sinais do controlador de memória contido no chipset Intel i815. Esses sinais têm correspondência direta com o barramento dos soquetes DIMM/168 das memórias SDRAM. Por exemplo, os sinais SMAA [12:0] (o mesmo que SMAA0, SMAA1, ..., SMAA12) são o barramento de endereços das memórias. Os sinais SDQM[7:0] são ligados diretamente aos pinos DQMB dos soquetes de memória. Os sinais SRAS, SCAS e SWE são ligados diretamente aos pinos RAS, CAS e WE dos soquetes. Já os sinais SCSA[5:0] e SCSB[5:0] são usados para ligações individuais nos pinos S0, S1, S2 e S3 de cada soquete de memória. Este chipset permite usar até 3 módulos DIMM/168, que devem ter seus sinais de selecionamento ligados ao chipset da seguinte forma: DIMM0 S0 = SCSA0 S2 = SCSB0 S1 = SCSA1 S3 = SCSB1 DIMM1 S0 = SCSA2 S2 = SCSB2 S1 = SCSA3 S3 = SCSB3 DIMM2 S0 = SCSA4 S2 = SCSB4 S1 = SCSA5 S3 = SCSB5 12-14 Hardware Total O arranjo é mostrado na figura 8. Note que cada soquete DIMM está ligado a sinais SCSA e SCSB apropriados, responsáveis pelo seu selecionamento. A maioria dos demais sinais são ligados em paralelo, aos três soquetes. Figura 12.8 Ligação do barramento de memória ao chipset. Uma descrição completa de todos os barramentos de memória seria inoportuna neste momento. Procuramos portanto explicar o funcionamento do barramento de memória, tomando como exemplo a SDRAM. O barramento da DDR SDRAM tem sinais bastante parecidos, exceto pela taxa de dados dupla. Barramento AGP Este barramento foi lançado em 1997 pela Intel, especificamente para acelerar o desempenho de placas de vídeo em PCs equipados com o Pentium II e processadores mais modernos. Trata-se do Acelerated Graphics Port. É formado por um único slot, como o mostrado na figura 9. Observe que este slot é muito parecido com os utilizados no barramento PCI, mas existem diferenças sutis do ponto de vista mecânico. Fica um pouco mais deslocado para a parte frontal do computador, além de possuir uma separação interna diferente da existente no slot PCI. Desta forma, é impossível encaixar neste slot, uma placa que não seja AGP. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-15 Figura 12.9 Slot AGP. O AGP é um slot solitário, usado exclusivamente para placas de vídeo projetadas no padrão AGP. Muitos modelos de placas de vídeo são produzidas nas versões PCI e AGP (ex: Voodoo 3 3000 AGP e Voodoo 3 3000 PCI). A principal vantagem do AGP é a sua taxa de transferência, bem maior que a verificada no barramento PCI. A figura 10 mostra uma placa de vídeo AGP. Observe a posição do seu conector, mais afastado da parte traseira da placa, o que não ocorre no padrão PCI. Figura 12.10 Placa de vídeo AGP. 12-16 Hardware Total Placas de CPU com slot AGP começaram 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 também davam suporte ao barramento AGP. Placas de CPU para a plataforma Super 7 (K6, K6-2, etc.) também passaram a apresentar slot AGP. Atualmente 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 vídeo onboard, não possuem slot AGP, com raras exceções. AGP e vídeo onboard Foram produzidas várias placas de CPU com vídeo onboard, sem slot AGP, entretanto com os circuitos de vídeo internamente ligados ao barramento AGP. Em outras palavras, essas placas possuem barramento AGP mas não possuem slot AGP. Elas têm os circuitos de vídeo embutidos, ligadas ao barramento AGP, porém não permitem que o usuário desative o vídeo onboard e instale uma placa de vídeo AGP. Como na maioria dos casos o vídeo onboard é de baixo desempenho (mesmo sendo AGP), o usuário que quiser melhorar o desempenho do vídeo precisa se contentar com uma placa de vídeo PCI. Existem entretanto placas de CPU com vídeo onboard mas que possuem um slot AGP disponível para expansões. Placas de CPU com esta característica podem ser usadas para montar computadores simples, mas que podem posteriormente ser convertidos em modelos mais avançados, através da instalação de placas de expansão apropriadas. As várias voltagens do AGP Desde que o barramento AGP foi criado, várias versões foram lançadas no que diz respeito à voltagem e velocidade. As primeiras versões operavam com 3,3 volts. As placas de CPU tinham slots AGP operando com 3,3 vots (a exemplo das memórias, chipsets e o barramento externo dos processadores). As placas de vídeo AGP também operavam com os mesmos 3,3 volts, de forma compatível com a placa de CPU. Inicialmente foi lançado 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 operação em modo 4x, os níveis de voltagem foram alterados para 1,5 volts. Surgiram então os slots AGP para 1,5 volts, capazes de operar exclusivamente com este nível de voltagem, e os slots AGP Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-17 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 versão 3.0 da especificação AGP, que suporta o modo de transferência em 8x, opera com tensão de 0,7 volts, entretanto é 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 vídeo AGP 3.0 são capazes de operar tanto com 0,7 volts quanto com 1,5 volts. Ambas as placas são identificadas por novos sinais MB_DET e GC_DET, através dos quais as voltagens corretas são selecionadas. Note que essas tensões de 3,3 volts, 1,5 volts e 0,7 volts não se referem necessariamente ao funcionamento dos chips da placa. Elas se aplicam obrigatoriamente na comunicação entre a placa de vídeo e a placa de CPU, ao longo do slot. Uma placa de vídeo pode ter seus chips operando, por exemplo, com 2,5 volts mas usar tensões de 1,5 volts na comunicação 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 nos referindo apenas à voltagem usada pelos sinais digitais que trafegam ao longo do slot. Figura 12.11 Os vários tipos de slots AGP. A figura 11 mostra as diversas versões de slots AGP. O slot de 3,3 volts possui um chanfro localizado mais próximo da parte traseira da placa de CPU. O slot AGP de 1,5 volts tem o chanfro na posição inversa. Placas de vídeo AGP possuem conectores com chanfros correspondentes que se encaixam nos chanfros dos slots. Isto impede, por exemplo, que uma placa de 1,5 volts seja encaixada em um slot de 3,3 volts, e vice-versa. 12-18 Hardware Total Podemos ainda encontrar slots AGP universais e placas AGP universais. Um slot AGP universal não possui chanfro, e está preparado para operar tanto com 3,3 como com 1,5 volts. A placa instalada é reconhecida e o slot passa a operar com a voltagem apropriada. Da mesma forma encontramos placas AGP universais, com dois chanfros. Elas podem ser encaixadas tanto nos slots de 1,5 como nos de 3,3 volts. Figura 12.12 Placas AGP com diferentes posições de chanfros. Outro ponto importante é a velocidade de operação. As velocidades suportadas são 1x, 2x, 4x e 8x. Quando uma placa AGP é encaixada em um slot AGP de voltagem compatível (note que é impossível fazer o encaixe quando as voltagens não são compatíveis), prevalecerá a máxima 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, também com 3,3 volts. Os slots AGP universais e os de 1,5 volts são encontrados nas placas capazes de operar em 4x. O modo 4x exige a tensão de 1,5 volts, o mesmo ocorrendo com o modo 8x. Uma placa AGP 2x de 3,3 volts não pode ser conectada em um slot AGP de 1,5 volts, mas poderá ser encaixada em um slot AGP universal. Esses slots suportam o modo 4x, mas quando a placa de vídeo é 2x, a taxa de transferência será limitada pela placa de vídeo, apesar da placa de CPU poder chegar até 4x. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-19 Versões do AGP O barramento AGP versão 1.0 foi o primeiro a ser utilizado em placas de CPU e placas de vídeo. Esta versão oferecia os modos 1x e 2x, porém as primeiras implementações operavam apenas em 1x. A próxima especificação foi a AGP 2.0, que estendeu a velocidade para 4x, e finalmente a 3.0 que oferece transferências em até 8x. Além do aumento de velocidade, novas opções de voltagem foram introduzidas, bem como algumas outras modificações no funcionamento. Cada versão nova tem compatibilidade com as versões anteriores, desde que seja respeitado o tipo de conector. Por exemplo, uma placa de CPU compatível com AGP 3.0 e use slot de 1,5 volts, aceitará operar nos modos 4x e 8x. Placas de CPU AGP 3.0 universais suportam também operações em modos 1x e 2x. AGP 1x, 2x e 4x O barramento AGP é bastante semelhante ao PCI, mas com algumas modificações voltadas para placas de vídeo. Opera com 32 bits e 66 MHz. Na sua versão inicial (AGP 1x), cada clock realiza uma transferência de 32 bits (4 bytes). Como são 66 MHz (na verdade são 66,66 MHz), temos 66 milhões de transferências por segundo. Sendo as transferências de 4 bytes, o número total de bytes por segundo que podem passar pelo barramento AGP 1x é: 66,66 MHz x 4 bytes = 266 MB/s Esta é uma taxa de transferência fantástica. Com ela é possível preencher todo o conteúdo da memória de vídeo cerca de 90 vezes por segundo (90 Hz), supondo uma resolução gráfica de 1024x768x32 bits. Isto é muito mais que os 30 Hz necessários para ter sensação visual de continuidade de movimentos. Portanto 90 Hz pode parecer um exagero, mas não é. O tráfego de dados no barramento AGP não é simplesmente a transferência de “frames” para a memória de vídeo. É preciso fazer continuamente a leitura de texturas que ficam na memória RAM da placa de CPU, para que sejam automaticamente e rapidamente aplicadas sobre os polígonos que formam as imagens tridimensionais. O tráfego de dados pelo barramento AGP tende a ser ainda mais elevado quando são usadas resoluções mais elevadas, quando são geradas imagens complexas e quando a resolução das texturas é muito elevada. Por isso existem versões novas do barramento AGP, capazes de operar com taxas ainda mais elevadas. 12-20 Hardware Total Figura 12.13 Transferências de dados no barramento AGP, modos 1x e 2x. Desde a criação do barramento AGP, já era previsto o aumento da sua taxa de transferência, utilizando os modos 2x e 4x, e mais recentemente, 8x. O modo 2x também opera com 32 bits e 66 MHz, porém em cada período de clock, são feitas duas transferências, ao invés de apenas uma. A figura 13 compara as transferências de dados nos barramentos AGP 1x e 2x. Note que em ambos os casos, o sinal de clock (CLK) é o mesmo, mas no modo 2x é usado o sinal AD_STB para indicar a presença de dados válidos no barramento. Nos instantes em que o sinal AD_STB varia de 1 para 0, ou de 0 para 1, o barramento está pronto para fazer uma transferência. Como em cada ciclo de clock (indicados na figura pelos números 1, 2, etc.) existem duas transições de AD_STB, temos duas transferências a cada ciclo. Portanto a taxa de transferência no modo 2x é dada por: 66,66 MHz x 2 x 4 bytes = 533 MB/s O modo 4x utiliza um processo similar. A principal diferença é que o sinal AD_STB apresenta 4 transições a cada período de clock, portanto são feitas 4 transferências em cada ciclo. A taxa de transferência no modo 4x é então: 66,66 MHz x 4 x 4 bytes = 1066 MB/s As primeiras placas de CPU com slot AGP possuíam suporte apenas para o modo 1x, bem como ocorria com as primeiras placas de vídeo AGP. Em 1999 já era comum encontrar placas de CPU e placas de vídeo, ambas capazes de operar no modo AGP 2x. Em 2000, praticamente todas as placas de CPU, e boa parte das placas de vídeo modernas operavam em AGP 4x. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-21 Figura 12.14 Transferências AGP nos modos 2x e 4x. AGP 8x O modo AGP 8x faz parte da especificação AGP 3.0. Sua principal característica é o uso de taxas de transferência 8 vezes maiores que as oferecidas pelo AGP 1x. Em modo 8x, a taxa de transferência teórica máxima é de 2133 MB/s. Esta taxa é obtida com o uso de 8 transferências por ciclo, usando o mesmo clock básico de 66 MHz utilizado por todas as versões do AGP. Apesar do clock ser de 66 MHz, o barramento tem dois sinais complementares AD_STBS e AD_STBF, cujas transições são 4 vezes mais rápidas que o clock do barramento AGP. Os instantes de subida desses dois sinais marcam a transferência dos dados, como mostra a figura 15. Figura 12.15 Transferência em AGP 8x. Tabela de compatibilidade Os chanfros existentes nos conectores AGP da placa de CPU e da placa de vídeo são os indicadores de compatibilidade entre essas placas. Todas as opções de compatibilidade são apresentadas na tabela abaixo: Placa de CPU AGP 1.0, 3.3 volts Conector AGP AGP 3,3 V Compatibilidade Opera com placas de vídeo AGP de 3,3 volts. As velocidades suportadas são 1x e 2x, porém isto ainda depende do chipset da placa de CPU e do chip gráfico da placa AGP. 12-22 Hardware Total AGP 2.0, 1,5 volt AGP 1,5 volt AGP 2.0 universal (UAGP) Universal (UAGP) AGP 3.0 AGP de 1,5 volt AGP 3.0 universal AGP de 1,5 volt Suporta placas AGP de 1,5 volts. Os modos disponíveis são 1x, 2x e 4x, dependendo do chipset da placa de CPU e do chip gráfico da placa AGP. Suporta placas AGP de 1,5V e 3,3V, com velocidades de 1x, 2x e 4x, dependendo do chipset da placa de CPU e do chip gráfico da placa AGP. Suporta apenas placas de vídeo AGP 3,0 com velocidades de 4x e 8x, dependendo do chipset da placa de CPU e do chip gráfico da placa AGP. Suporta taxas AGP 1x, 2x, 4x e 8x em modos AGP 2.0 e AGP 3.0. Apesar do padrão AGP 3.0 especificar uma tensão se 0,7 volts, não foi criado um soquete especial para esta nova voltagem. Este padrão utiliza o soquete de 1,5 volts, porém tanto a placa de CPU quanto a placa de vídeo AGP no padrão 3.0 são capazes de identificar a voltagem correta, graças a dois novos sinais introduzidos no barramento: MB_DET e GC_DET. Através do sinal MB_DET, a placa de vídeo AGP pode identificar se a placa de CPU tem slot AGP 3.0. Caso tenha, a placa de vídeo irá operar com 0,7 volts, e caso não tenha, irá operar com 1,5 volt. Da mesma forma, através do novo sinal GC_DET, a placa de CPU no padrão AGP 3.0 irá detectar se a placa de vídeo também é AGP 3.0. Caso seja, passará a operar com 0,7 volts, e caso não seja, usará tensões de 1,5 volts. A tabela abaixo mostra as voltagens que serão usadas na comunicação entre a placa de vídeo e a placa de CPU, em função dos tipos dessas placas e dos seus conectores. Placa de CPU AGP 3,3 V AGP 1,5V UAGP AGP 3.0 UAGP 3.0 AGP 3,3V 3,3 V N.E. 3,3 V N.E. N.E. AGP 1,5V N.E. 1,5 V 1,5 V 1,5 V 1,5 V Placa de vídeo UAGP 3,3V 1,5 V 1,5 V 1,5 V 1,5 V AGP 3.0 N.E. 1,5 V 1,5 V 0,7 V 0,7 V UAGP 3.0 N.E. 1,5 V 1,5 V 0,7 V 0,7 V AGP Pro O slot AGP Pro é uma versão ampliada do AGP, cuja principal característica é a maior capacidade de fornecimento de corrente. Seu slot é maior, com maior número de contatos, e nesses contatos adicionais existem mais linhas de alimentação. O maior fornecimento de corrente é necessário para as placas AGP de maior desempenho, muitas delas chegando a dissipar mais de 50 watts, possuindo inclusive um cooler sobre o seu chip gráfico, similar aos utilizados nos processadores. Podemos ver um slot AGP Pro na figura 16. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-23 Comparando com o slot AGP comum, mostrado na figura 17, podemos observar que o AGP Pro é bem maior. Um slot AGP comum é um pouco menor que os slots PCI. O slot AGP Pro, por sua vez, é visivelmente maior que um slot PCI. Figura 12.16 O slot AGP Pro é maior que os slots PCI. Figura 12.17 O slot AGP comum é menor que os slots PCI. Módulo de memória AGP A Intel criou um módulo de memória que pode ser conectado diretamente em um slot AGP. São os módulos AIMM (AGP Inline Memory Module). Placas de CPU com vídeo onboard e que usam memória compartilhada têm como principal desvantagem a queda do desempenho do processador, já que o processador e os circuitos de vídeo concorrem pelo acesso à mesma memória. Uma solução para o problema é instalar uma placa de vídeo AGP, desde que exista slot AGP disponível. Uma outra solução é conectar no slot AGP, uma memória de vídeo exclusiva, que consiste em um módulo AIMM. 12-24 Hardware Total Figura 12.18 Módulo AIMM. Mecanismo de retenção AGP Muitas placas de CPU são acompanhadas atualmente de um mecanismo de retenção AGP. Trata-se de uma peça plástica que é encaixada sobre o slot e temo como objetivo travar a placa de vídeo ou o módulo AIMM. Este módulo, pelo fato de não usar travas como ocorre com os módulos SIMM e DIMM, pode afrouxar com o passar do tempo, devido à vibração. O mesmo pode ocorrer até mesmo com as placas de vídeo AGP, principalmente durante o transporte. Figura 12.19 Esta placa AGP está mal encaixada, devido à vibração ou transporte. O mecanismo de rentenção AGP deve ser inicialmente encaixado sobre o slot AGP. Uma vez encaixado, não pode mais ser removido, a menos que seja inutilizado. Ao encaixar uma placa, devemos mover a alça do mecanismo, permitindo o encaixe da placa. Feito isto, liberamos a alça, que irá prender a placa no slot. Para remover a placa do slot, devemos antes mover a alça do mecanismo de retenção, destravando a placa. O mesmo procedimento é usado para encaixar e remover módulos AIMM. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-25 Figura 12.20 Usando o mecanismo de retenção AGP. Sinais do barramento AGP Como vimos, o barramento AGP foi desenvolvimento tomando como base o barramento PCI. Podemos dizer que o AGP é o resultado de melhoramentos feitos a partir do PCI, aumentando a velocidade e adicionando algumas funções específicas para operação de placas 3D. *** 35% *** Figura 12.21 Relação entre os barramentos PCI e AGP. Os barramentos PCI e AGP são totalmente independentes. A conexão entre o processador, a memória e barramento AGP é feito pelo chipset conhecido como ponte norte. Em geral temos o barramento AGP fisicamente representado por um slot, no qual é encaixada a placa de vídeo AGP. Na figura temos a placa representada como “3D Acell”. O módulo LFB (local frame buffer) é a memória de vídeo existente nesta placa. As placas AGP são capazes de utilizar tanto a sua própria memória local quanto a memória do sistema. 12-26 Hardware Total *** 35% *** Figura 12.22 Sinais do barramento AGP. A figura 22 mostra os sinais do barramento AGP. São inteiramente gerados pelo chipset. Observe que existem sinais de entrada, outros de saída e outros bidirecionais. Os principais sinais são descritos a seguir. Sinal AD0-AD31 C/BE0-C/BE3 IRDY Descrição Barramento de dados e endereços. Ao contrário de outros barramentos que usam sinais independetes para dados e endereços, o AGP utiliza um único barramento multiplexado. A cada operação, o barramento indicará o endereço, e a seguir os dados. Isso pode parecer causa de lentidão, mas não é. Na maior parte do tempo o barramento AGP necessita que seja indicado apenas o endereço inicial, e os dados vêm a seguir, em modo burst. Esses 4 sinais têm dupla finalidade. Quando o barramento AD0-AD31 está fornecendo um endereço, os sinais C/BE0-C/BE3 indicam o comando que deve ser realizado (leitura, escrita, etc.). Nos períodos em que dados estão trafegando, esses 4 sinais indicam quais grupos de 8 bits devem ser levados em conta. Ao fazer transferências de 32 bits, os 4 sinais ficam ativados, mas podem ser ativados 1, 2 ou 3 sinais individualmente, permitindo acesso a trechos menores. Por exemplo, para escrever um pixel na tela em um modo gráfico de 256 cores (1 byte por pixel), um único sinal C/BE deve ser ativado para indicar o pixel correto. Initiator Ready. O dispositivo que iniciou a tranferência indica que está pronto para receber dados. Desta forma é feita uma sincronização entre a placa de CPU e a placa de vídeo. Quando uma placa é mais lenta que outra, este sinal servirá para introduzir wait states, fazendo com que a mais rápida espere pela mais lenta, quando necessário. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU TRDY SBA0-SBA7 AD_STB SB_STB PIPE FRAME 12-27 Target Ready. Tem função semelhante à do sinal TRDY, mas diz respeito ao dispositivo que está sendo acessado. Por exemplo, quando a placa de CPU quer ler dados da memória de vídeo, a placa de CPU opera como Initiator ou Master, e a placa de vídeo opera como Target (alvo). A placa de vídeo, que neste caso opera como Target, usará este sinal para indicar que está com um dado disponível, ou que está pronta para receber um novo dado. Este protocolo faz a sincronização de placas de desempenhos diferentes, mediante a introdução de wait states, quando necessário. Não adianta por exemplo operar em modo AGP 8x e a placa de vídeo usar memórias lentas. Isto fará com que sejam gerados wait states, resultando em desempenho inferior. Os sinais AD0-AD31 podem ser usados para endereços e dados, ou podem ser usados exclusivamente para dados. Nesse caso os endereços são enviados através do barramento SBA0-SBA7. O ideal seria que esses endereços usassem um barramento também de 32 bits, mas são usados apenas 8 para que o número total de pinos do conector não seja exagerado. Este barramento opera em alta velocidade, assim como o barramento de dados. Em modo 2x, por exemplo, cada período de clock fornecerá 16 bits, e em 4x cada período fornecerá 32 bits. Desta forma temos barramentos de dados e endereços independentes. Apesar do barramento de endereços ter apenas 8 bits, isto não prejudica o desempenho, já que na maioria das operações o endereço é especificado apenas no início da transferência de uma longa seqüência de dados. Strobe para o barramento de dados. Este sinal é usado para sincronizar o tráfego através do barramento AD0-AD31. Este sinal é usado para sincronizar as transferências no barramento SBA0-SBA7. Este sinal deve ser ativado durante o uso do barramento AD0-AD31. O número de ciclos nos quais este sinal fica ativo está relacionado com o número de transferências a serem efetuadas. Tem a mesma função que o sinal PIPE. A diferença é que FRAME é usado para transferências no modo PCI, enquanto PIPE é usado para transferências no modo AGP. O AGP não é simplesmente baseado no PCI. O barramento AGP contém todos os sinais do barramento PCI, e pode ser portanto tratado como um dispositivo PCI de maior velocidade. Isso possibilitou aos fabricantes de placas de vídeo, converterem rapidamente suas placas de vídeo PCI para que usem o slot AGP. Além de suportar os comandos e modos de operação do barramento PCI, o barramento AGP possui modos de operação próprios, mais adequados às operações relacionadas com vídeo 3D. 12-28 Hardware Total Figura 12.23 Seções AGP e PCI. A figura 23 mostra o diagrama da conexão entre uma placa AGP e a placa de CPU. Note que existe uma seção específica para os comandos PCI e outras especializadas em comandos típicos do AGP. Modos DMA e Execute Para gerar uma imagem 2D, uma única estrutura de dados é necessária. É o frame buffer, uma representação linear do conteúdo da tela. Nas placas de vídeo 2D, toda a memória de vídeo é utilizada como frame buffer. Já a representação de imagens tridimensionais exige outras estruturas. O frame buffer é usado, assim como nas placas 2D, para manter uma imagem exata do que é apresentado na tela, porém a memória de vídeo de placas 3D necessita de outras estruturas de dados para uma representação tridimensional completa. O Z-Buffer é a área da memória de vídeo responsável pela representação da terceira coordenada (Z). As texturas são imagens bidimensionais que são aplicadas a polígonos no espaço tridimensional. O Stencil Buffer é uma outra estrutura de dados usada no processamento de imagens refletidas. As placas 3D baseadas no barramento PCI maninham todas essas estruturas de dados na sua própria memória de vídeo. O barramento AGP permite que essas informações sejam armazenadas tanto na memória de vídeo quanto na memória do sistema, localizada na placa de CPU. Ao operar no modo DMA, todas as estruturas de dados envolvidas na formação das imagens 3D ficam armazenadas no frame buffer da placa AGP. A cada cena 3D representada, as texturas têm que ser carregadas na memória de vídeo, e tanto o Z-Buffer como o Stencil Buffer têm que ser calculados para cada posição e transferidos para a placa de vídeo. Este Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-29 elevado tráfego de dados ao longo do barramento AGP pode prejudicar o desempenho geral. O outro modo suportado pelo barramento AGP é o DIME (Direct Memory Execute). Neste modo as estruturas de dados podem ficar armazenados na memória do sistema. Tanto o frame buffer como o Z-Buffer, o Stencil Buffer e as texturas podem ficar na memória da placa de vídeo ou na memória do sistema. Decidir se cada estrutura fica em uma ou em outra memória tem impacto direto no desempenho gráfico. Por exemplo, é sempre melhor manter o frame buffer na memória de vídeo, e não na memória do sistema, já que esta área é constantemente lida para suas informações serem entregues ao monitor. Para imagens com uma modesta resolução de 800x600 com 16 bits por pixel e taxa de atualização de 75 Hz para o monitor, o tráfego de dados do frame buffer é superior a 500 MB/s. É um tráfego muito elevado em comparação com os 800 MB/s suportados por um barramento de memória PC100, e mesmo comparando com os 1066 MB/s oferecidos pelas memórias PC133. Este é um sério problema do vídeo onboard com memória compartilhada. Ao usar o frame buffer na memória da placa de vídeo, tanto a resolução como o número de cores e a taxa de atualização podem ser elevadas, sem sobrecarregar a memória do sistema. As demais estruturas de dados podem ficar na memória de vídeo ou na memória do sistema, e impacto no desempenho dependerá da utilização. Mantê-las todas na memória de vídeo (modo DMA) resulta em alto desempenho, mas tem como desvantagem a perda de tempo realizando as todas as transferências. Note que apesar do padrão AGP oferecer o modo DIME, nem todos os chips gráficos o suportam, e nem todos os programas 3D o utilizam. Para compensar a ausência do modo DIME, a placa de vídeo deve ter uma generosa quantidade de memória de vídeo. Barramento PCI A figura 9 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 têm “tudo onboard”, podemos encontrar apenas um ou dois slots PCI. 12-30 Hardware Total Figura 12.24 Slots PCI. Nos slots PCI, conectamos placas de expansão PCI. Alguns exemplos típicos de placas de expansão PCI são:     Placa de vídeo (SVGA) Placa de interface SCSI Placa de rede Placa digitalizadora de vídeo *** 35% *** Figura 12.25 Placas de expansão PCI: uma placa de video e uma controladora SCSI. É importante notar que Barramento PCI não é sinônimo de Slot PCI. O Barramento PCI é um conjunto de sinais digitais que partem do chipset e do processador, e atingem tanto as placas de expansão, através dos slots, como circuitos da placa de CPU. Por exemplo, as interfaces para disco rígido e as Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-31 interfaces USB embutidas na placa de CPU são controladas através do barramento PCI, apesar de não utilizar os slots. 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 variações. 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, próprias para servidores, nos quais temos barramentos PCI de 64 bits e 66 MHz. A taxa de transferência máxima teórica do barramento PCI depende portanto das suas características. A tabela abaixo mostra as principais opções: Clock 33 MHz 33 MHz 66 MHz 66 MHz Número de bits 32 64 32 64 Taxa de transferência 133 MB/s 266 MB/s 266 MB/s 533 MB/s Logo na primeira versão do PCI, apesar de operar com 32 bits, estava previsto o funcionamento com 64 bits. O slot PCI de 64 bits é diferente do 32 bits. Possui duas seções, sendo uma análoga ao de 32 bits e outra menor, com os sinais necessários ao funcionamento em 64 bits. Figura 12.26 Slots PCI de 32 e de 64 bits. Mais recentemente o barramento PCI sofreu uma revisão e agora suporta também a operação 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 transferência máxima de 533 MB/s, suporta perfeitamente este tipo de interface. Obviamente só encontramos esta configuração em servidores e estações de trabalho de alto desempenho. 12-32 Hardware Total Além das opções usuais de 32 e 64 bits, 33 e 66 MHz, podemos encontrar em algumas placas de CPU antigas (e mesmo em algumas mais novas), alguns clocks incomuns em uso no barramento PCI. A tabela abaixo mostra algumas dessas opções e as respectivas taxas de transferência. Note que valores acima de 33 MHz são considerados overclock. Mesmo que a placa de CPU possa gerar esses valores, nem sempre as placas de expansão PCI irão suportá-los. Clock 25 MHz 30 MHz 33 MHz 37,5 MHz 41,6 MHz 36,6 MHz 38,3 MHz Número de bits 32 32 32 32 32 32 32 Taxa de transferência 100 MB/s 120 MB/s 133 MB/s 150 MB/s 166 MB/s 146,4 MB/s 153,2 MB/s Nas placas de CPU Pentium antigas, o clock do barramento PCI era sempre igual à 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 é de 50 MHz, portanto o barramento PCI passa a operar com apenas 25 MHz, já que tais placas são 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 é 60 MHz, portanto o barramento PCI opera com 30 MHz. Quando é feito overclock externo 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 é usado overclock. Muitas placas de CPU mais recentes têm 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. Voltagens do PCI Na sua especificação original, o barramento PCI podia operar a partir de uma alimentação de +5 volts ou de +3,3 volts. Para impedir a conexão de placas incompatíveis, os slots PCI utilizam um chanfro que deve concidir com outro chanfro localizado na placa de expansão. Nos slots de 3,3 volts, este chanfro fica mais próximo da parte traseira da placa de CPU. Nos slots Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-33 de 5 volts o chanfro fica no lado oposto. A figura 27 mostra os tipos de slots PCI em função da sua voltagem. Figura 12.27 Slots de 5 volts e de 3,3 volts. Os slots e placas de 5 volts são os mais usados. Praticamente não encontramos versões de 3,3 volts. Podemos entretanto encontrar algumas placas de expansão PCI que são universais, podendo funcionar tanto em slots de 5 como de 3,3 volts. Essas placas possuem dois chanfros no seu conector, como mostra a figura 28. Figura 12.28 Placa PCI universal de 5 e 3,3 volts. Master e Target As transferências realizadas no barramento PCI são sempre feitas entre dois dispositivos. Um deles é o Bus Master ou Initiator, o outro é o Target (alvo). O Bus Master é aquele que toma a iniciativa de solicitar a transferência do Target. O Bus Master é o responsável pela geração de todos os sinais de endereços, controles e dados (no caso de escrita). Quando o computador é ligado, o processador da placa mãe é o Bus Master. Ele é o responsável por comandar a inicialização do hardware, incluindo o chipset e as placas de 12-34 Hardware Total expansão. Outros dispositivos também podem atuar como Bus Masters, como interfaces IDE e interfaces SCSI. Para que um dispositivo opere como Bus Master, precisa inicialmente pedir permissão ao Bus Arbitrer, que faz parte do chipset. Do Bus Arbitrer partem várias linhas REQ (request) e GNT (Grant). Cada par REQ/GNT é ligado a um dispositivo PCI diferente. No caso dos slots, cada um deles tem um sinal REQ próprio, através do qual envia ao chipset o pedido de requisição para que tome o controle do barramento. Ao receber esta requisição, o Bus Arbitrer verifica se é possível dar a permissão e envia para o dispositivo que a requereu, o sinal GNT apropriado. Cada dispositivo e cada slot possui seu próprio sinal GNT. A maioria dos chipsets atuais possuem 4, 5 ou 6 pares REQ/GNT, através dos quais podem ser conectados 4, 5 ou 6 dispositivos PCI capazes de atuar como Bus Masters. Existem entretanto algumas placas nas quais apenas alguns slots PCI são Bus Masters, enquanto outros slots atuam apenas como Target. Ao passar por problemas de funcionamento de placas PCI, experimente a troca do slot. Consulte o manual da placa de CPU para verificar se todos os slots podem operar como Bus Masters. Placas de som, placas de rede, controladoras SCSI e digitalizadores de vídeo, bem como interfaces rápidas em geral, operam em modo Bus Master. Placas de vídeo PCI e modems operam como Target, portanto podem ser remanejadas para slots que não suportam Bus Mastering. Sinais do barramento PCI A seguir apresentamos alguns dos sinais de maior importância no barramento PCI, juntamente com sua descrição. Sinal AD0-AD31 C/BE0-C/BE3 FRAME IRDY Descrição Barramento de dados e endereços multiplexados. No início de uma transferência, este barramento indica o endereço, e na fase seguinte, os dados. Como muitas transferências são feitas em modo burst, não existe queda de desempenho perceptível pelo fato de ser usado um único barramento para dupla função. Durante a fase de endereço, esses 4 sinais indicam o comando a ser realizado (leitura, escrita, etc.). Na fase de dados, esses 4 bits indicam quais bytes dos 32 bits do barramento de dados devem ser levados em conta. Isso permite, por exemplo, acessar bytes individuais, apesar do barramento de dados ter 32 bits. O Bus Master ativa este sinal para dar início a um ciclo de transferência. Initiator Ready. Indica que o Master está pronto para ler ou enviar dados. Quando este sinal não é ativado, o Target irá esperar tantos wait states quanto forem necessários. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU TRDY DEVSEL REQ GNT INTA, INTB, INTC, INTD AD32-AD63 C/BE4-C/BE7 REQ64 ACK64 12-35 Target Ready. Indica que o Target está pronto para receber dados (escrita) ou que o dado lido já está disponível (leitura). Quando este sinal não é ativado, o Master irá gerar tantos wait states quando forem necessários. Ativado pelo Target quando reconhece o seu endereço. Desta forma o Master pode saber se o dispositivo Target está ativo ou presente no barramento. Requisição enviada ao Bus Arbitrer, para que o dispositivo se torne Bus Master. Cada dispositivo tem seu próprio sinal REQ. Grant. Através deste sinal o Bus Arbitrer indica ao dispositivo solicitante que o barramento está liberado, permitindo assim que se torne Bus Master. Cada dispositivo tem seu próprio sinal GNT. São linhas de interrupção a serem usadas pelos dispositivos PCI. Cada dispositivo e cada slot é ligado a um desses sinais, que podem ser compartilhados, ou seja, uma mesma linha INT pode ser usada por mais de um slot. O padrão PCI prevê o compartilhamento de interrupções. Continuação do barramento de dados e endereços nos slots PCI de 64 bits. Continuação do barramento de comando e habilitação de bytes nos slots PCI de 64 bits. Resuisição de transferência de 64 bits. Indica que o Target está apto a realizar transferência de 64 bits. Transferências Vários tipos de transferência podem ser feitas no barramento PCI. Essas transferências podem envolver um ou múltiplos dados. São chamadas de transactions (transações), mas aqui chamaremos apenas de transferências. A figura 29 mostra o diagrama de tempo de uma operação de leitura, na qual são lidos 3 dados consecutivos. 12-36 Hardware Total *** 75% *** Figura 12.29 Operação de leitura no barramento PCI. Note que as operações são sincronizadas pelo clock. Durante o período em que o barramento AD traz endereços, temos a fase de endereços (address phase). Uma vez determinado o endereço, são feitas as transferências de dados, entrando então na fase de dados (data phase). Wait states podem ser gerados por solicitação do Target ou do próprio Master, através dos controles IRDY e TRDY. Os eventos que ocorrem nesta transferência são os seguintes: a) O Bus Master inicia a transferência ativando o sinal FRAME, que permanece ativo até que o Target termine sua última fase de dados. O Master também fornece o endereço (AD0-AD31) e o comando (C/BE0C/BE3). b) O Target reconhece seu endereço e prepara-se para fornecer os dados. c) O Master para de indicar o comando nas linhas C/BE e passa a indicar os controles habilitadores dos bytes desejados. d) O Target ativa a linha DEVSEL para indicar que foi endereçado, fornece o primeiro dado e ativa a linha TRDY para indicar que o dado está pronto. Wait states podem ser gerados se necessário, bastando retardar a ativação de TRDY. e) O Master lê o dado e altera as linhas C/BE, se necessário. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-37 f) O Target desativa a linha TRDY enquanto busca o próximo dado, gerando mais um wait state. Isto pode ser necessário quando os circuitos do Target não são suficientemente velozes. g) Neste exemplo o Master ainda não está pronto para ler o próximo dado, portanto ele desativa o sinal IRDY, gerando mais um wait state que fará o Target manter os dados pos mais um ciclo. h) Após receber o último dado, o Master finaliza a transferência, desativando a linha FRAME. i) O Target é desativado, liberando o barramento de dados e desativando os sinais TRDY e DEVSEL. Este exemplo dá uma idéia geral de como ocorrem as transferências no barramento PCI. Outros tipos de tranferência ocorrem de forma diferente, mas a idéia básica é a mesma. Dispositivos de alta velocidade A maioria dos dispositivos ligados ao barramento PCI são capazes de operar como Master. O primeiro deles é o processador da placa de CPU, que através do host bridge (faz parte do chipset), comunica-se com o barramento PCI. Chamamos de bridge um circuito que faz a interface entre dois barramentos. O host bridge é portanto um circuito que faz a comunicação entre o barramento do sistema e o barramento PCI. Através deste circuito o processador pode acessar qualquer outro dispositivo PCI, ou seja, qualquer um deles pode funcionar como Target em transferências nas quais o processador é o Master. As transferências entre o processador e dispositivos de E/S eram feitas de duas formas nos PCs com arquiteturas antigas:   E/S programada E/S por DMA Esses dois métodos estão representados na figura 30. Na E/S programada, cabe ao processador obter os dados na interface e colocá-los na memória (nas operações de entrada), e obtê-los na memória e entregá-los à interface apropriada (nas operações de saída). A vantagem desta técnica é a simplicidade de circuitos, e a desvantagem principal é que deixa o 12-38 Hardware Total processador muito ocupado quando são transferidos muitos dados em seqüência. Figura 12.30 E/S programada e E/S por DMA. Na E/S por DMA, um circuito especial chamado controlador de DMA toma o controle do barramento do processador e realiza a transferência, gastando o mínimo tempo possível. A transferência de um dado através de DMA dura um único ciclo, sem monopolizar o barramento. Enquanto na E/S programada o processador pode ficar ocupado entre um dado e outro, testando se o próximo dado já pode ser transferido, na E/S por DMA o processador pode executar outras tarefas enquanto o controlador de DMA se encarrega da transferência. O controlador de DMA pode tomar o controle do barramento do sistema graças a dois sinais existentes nos processadores: HOLD e HLDA (Hold Acknowledge). Quando a interface tem um dado pronto para entregar, envia um comando para o controlador de DMA (DMA Request), que por sua vez ativará o sinal HOLD do processador. O processador termina a execução do ciclo em andamento e entra em tristate, “congelando” sua atividade, e envia para o controlador de DMA o sinal de HLDA, reconhecendo o estado de HOLD. A partir daí o controlador de DMA, que antes estava em tristate, passa a gerar os sinais de endereço, dados e controle, passando a ser o “mestre” do barramento. O controlador de DMA envia para a interface, um sinal de DMAACK (DMA Acknowledge, ou reconhecimento de DMA). A interface pode então entregar o dado para o barramento e enviando para a memória (nas operações de entrada), ou então obter o dado da memória (nas operações de saída). Quanto mais lento é um periférico, mais adequada é a transferência por E/S programada, e quanto mais rápido, mais adequada é a transferência por Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-39 DMA. Vejamos alguns exemplo, considerando o uso de um barramento externo de 100 MHz para o processador. Supondo que as memórias operem com temporização 2-1-1-1, teríamos cerca de 80 milhões de transferências de 64 bits por segundo. Considere alguns tipos de interface e o “tempo” entre transferências consecutivas: Interface Teclado Modem, 56k bps Placa de som Disquetes Paralela padrão Rede, 10 Mbits/s USB 1.1 Paralela EPP/ECP Rede. 100 Mbits/s IDE, PIO Mode 4 IDE, ATA-33 Firewire USB 2.0 IDE, ATA-66 IDE, ATA-100 Taxa de transferência 30 caracteres/s 5 kB/s 176 kB/s 45 kB/s 150 kB/s 1,25 MB/s 1,5 MB/s 2 MB/s 12,5 MB/s 16,6 MB/s 33,3 MB/s 50 MB/s 60 MB/s 66,6 MB/s 100 MB/s Intervalo entre transferências, medido em acessos à memória 2.600.000 16.000 1.800 1.700 533 256 200 40 25 19 9 6 5 5 3 Veja por exemplo o caso do teclado, que fornece uma taxa máxima de 30 caracteres por segundo (quando usamos o REPEAT). Entre a chegada de dois caracteres consecutivos, transcorrem cerca de 2,6 milhões de ciclos. Não teria sentido o processador ficar monopolizado entre a chegada de dois caracteres consecutivos, testando milhares de vezes se o próximo caracter já chegou. Para isso são usadas interrupções. O processador não testa se chegou o próximo caracter, ele continua executando outras tarefas, e a interface de teclado gera uma interrupção quando uma tecla é pressionada. Para atender à interrupção o processador precisa salvar o seu contexto (armazenar o conteúdo de todos os registradores internos), atender à interrupção e retornar ao processamento original, o que consome entre 50 e 100 ciclos. Como o intervalo neste caso é de 2,6 milhões de ciclos, vale a pena para o processador executar outras tarefas e ser interrompido quando chegar um caracter. Por isso podemos, por exemplo, tranqüilamente digitar um texto enquanto o processador de textos faz correção gramatical ou salva o arquivo automaticamente. Portanto a E/S programada com o uso de interrupções é um método bem adequado para a operação do teclado. 12-40 Hardware Total Um modem de 56k bps fornece um dado a cada 16.000 ciclos. O uso de E/S programada com interrupções também é adequado aqui. Quando chegar um caracter serão gastos entre 50 e 100 ciclos para atender à interrupção que lê o caracter (ou que o obtém da memória para transmitir). Por isso tipicamente os modems operam com E/S programada, sincronizada por interrupções. A situação da placa de som é mais delicada. Operando com o som de qualidade máxima, transcorreriam 1800 ciclos entre duas transferências consecutivas, o que tornaria possível a operação por E/S programada, com interrupções. Entre dois dados consecutivos, descontanto 100 ciclos para atendimento da interrupção, sobrariam ainda 1700 para outros processamentos. O problema é que estamos levando em conta um barramento de 100 MHz, e quando as placas de som foram criadas, o barramento usado era o do 386, em versões tão lentas como 16 MHz e usando 2 ciclos por transferência. Nesse caso ocorriam cerca de 150 ciclos entre duas transferências consecutivas, o que tornava inviável o funcionamento por E/S programada com interrupções, já que cada atendimento de interrupção tem uma latência de cerca de 100 ciclos. Uma solução seria usar E/S programada sem interrupções, porém este método não permite que o processador realize outras tarefas. Por isso foi escolhida para as placas de som, a E/S por DMA. O processador não se envolve com a transferência, apenas a ativa no início e é informado da sua finalização, depois que todos os bytes foram transmitidos ou recebidos. Até hoje as placas de som operam com E/S por DMA, apesar dos barramentos atuais suportarem esta operação com E/S programada por interrupções. Outro caso clássico é o da interface de disquetes. São cerca de 1800 ciclos entre bytes consecutivos, mas nos PCs originais, que faziam transferênicas lentas como 4 MB/s, o intervalo entre bytes consecutivos era de pouco mais de 100 ciclos. As interfaces de disquete da época usavam DMA ou E/S programada sem interrupções (também chamada de pooling, já que o processador passa os intervalos interrogando a interface para checar se os dados já chegaram). Para permitir maior desempenho, a IBM optou por utilizar para a sua interface de disquetes, a E/S por DMA, característica que é mantida até nos PC atuais, por questões de compatibilidade. A interface paralela padrão opera nos PCs modernos com cerca de 500 ciclos entre bytes consecutivos, mas nos PCs antigos este período era reduzido a cerca de 20 ciclos, inviabilizando a E/S programada por interrupções. As opções viáveis eram DMA e E/S programada por pooliong, e este último foi o adotado pela IBM. A interface de impressora usa interrupções apenas para indicar condições anormais, como buffer cheio, Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-41 falta de papel e outros erros. Devido à operação por pooling, o processador fica totalmente ocupado quando envia dados à impressora. Podemos inclusive notar algumas paradas no processamento normal durante a impressão. Interfaces paralelas modernas, operando nos modos EPP/ECP transmitem e recebe dados a cada intervalo de 40 ciclos, e a única opção viável de funcionamento é a E/S por DMA. A E/S programada por pooling deixaria o processador monopolizado durante a impressão. Interfaces de rede a 10 Mbits/s oferecem 256 ciclos entre dados consecutivos (barramento de 100 MHz), ou um número menor ainda nos barrametos mais lentos. Por isso as interfaces de rede operam com E/S por DMA ou com E/S programada por pooling. Para não monopolizar o uso do processador ao operar com pooling, as interfaces de rede utilizam um buffer que armazena um bloco inteiro de dados. Assim consegue uma utilização mais eficiente. Ao transmitir dados, o processador os coloca rapidamente no buffer e dispara a transmissão, ficando assim liberado. A interface de rede vai interromper o processador quando terminar a transmissão do bloco de dados. Da mesma forma durante a chegada de dados a interface os armazena no seu buffer e interrompe o processador quando o bloco inteiro estiver pronto. O uso de buffers para acelerar o desempenho, ocupando menos o processador, e interrupções apenas para sinalizar o término da operação, é possível apenas para interfaces orientadas por blocos, ou seja, que transmitem sempre blocos de dados, como é o caso da interface de rede. Em contraste temos os disposivos orientados a bytes ou caracteres, como os modems, teclados e impressoras, que requerem atenção individual do processador para cada byte que transita. Interfaces de rede de 100 Mbits/s podem operar com os mesmos métodos usados pelas interfaces de 10 Mbits/s. Dispositivos mais velozes não suportam a E/S programada por interrupções. Devem usar DMA ou E/S programada por pooling. Veja por exemplo o caso da interface IDE operando em PIO Mode 4. Com apenas 19 ciclos entre dados consecutivos, tem tempo suficiente para fazer um pooling: receber o dado, guardar na memória, incrementar os contadores, testar se chegou o último dado e caso não tenha chegado, voltar ao pooling para esperar o próximo dado. A seguir mostramos um trecho de programa (linguagem Assembly) no qual é feita uma leitura por pooling. O método é usado tanto para interfaces IDE como para outras que operem desta forma. As diferenças ficam por conta do número de bytes de cada bloco, dos endereços de dados e status e do bit indicador de dado pronto. ... MOV CX, 512 MOV DI, BUFFER ; Vai ler 512 bytes ; DI aponta para o destino 12-42 POOLING: FIM: Hardware Total IN AL, STATUS TEST AL,BIT JZ POOLING IN AL, DADO STOSB DEC CX JNZ POOLING .... ; ; ; ; ; ; ; ; Interroga a interface Testa o bit de dado pronto Volta se não pronto Lê o dado Armazena no buffer Decrementa contagem Volta se não chegarm 512 Continua o processamento A programação da E/S por DMA é um pouco mais complexa. É preciso programar o controlador de DMA indicando o canal a ser usado (cada canal é ligado a uma interface), o endereço de memória para os dados e o número de bytes. A seguir a interface recebe o comando a ser realizado. Terminados esses preparativos, o processador está livre para executar outras tarefas. O controlador de DMA e a interface farão todo o trabalho. Nos instantes em que dados estiverem prontos, o controlador de DMA coloca o processador em HOLD e faz seu acesso à memória. Terminada a transferência do bloco, a interface gera uma interrupção para avisar seu término ao processador. Interfaces ainda mais rápidas não coseguem operar com E/S programada por pooling. Os 9 ciclos entre transferências consecutivas em uma interface ATA33 são um período muito pequeno para fazer o pooling, mesmo operando a 100 MHz. Mais crítica seria a situação nos barramentos de 66 MHz. A solução para o problema seria utilizar para esses dispositivos mais rápidos, a E/S por DMA. Não poderia neste caso ser usado o controlador de DMA padrão do PC. Este controlador opera nos mesmos padrões do barramento ISA, por questões de compatibilidade. No IBM PC XT operava mediante um clock de 5 MHz, e no AT, com 8 MHz. Seria possível utilizar controladores de DMA mais rápidos, mas não seriam 100% compatíveis com o padrão PC, baseado no controlador 8237A. Usando este controlador, os acessos à memória seriam feitos com os 8 MHz do barramento ISA, com ciclos extremamente longos para os padrões atuais, inviabilizando o seu uso com os dispositivos modernos. Para usar DMA com os dispositivos de E/S mais modernos, a arquitetura do PC deveria ser modificada para incluir um novo controlador de DMA, ligado diretamente ao barramento do processador, e operando com clocks mais elevados, por exemplo, usando o mesmo clock do processador. Tecnicamente isto seria possível, porém ao invés disso foi adotada uma solução mais simples e mais elegante, que é utilizar o método Bus Mastering no barramento PCI. Bus Mastering Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-43 O barramento PCI foi construído de tal forma que seus dispositivos podem operar como Bus Masters. Um Bus Master pode realizar o mesmo papel que um controlador de DMA, já que assume o total controle do barramento. É como se cada dispositivo PCI capaz de operar como Bus Master tivesse um controlador de DMA embutido. Figura 12.31 DMA x Bus Mastering. OBS: Na figura 31 a sincronização entre o controlador de DMA é feita pelos sinais HOLD e HLDA. Processadores modernos utilizam controles semelhantes para fazer este controle, apesar de não serem chamados de HOLD e HLDA. OBS: O barramento PCI não utiliza operações de DMA. Entretanto operações de DMA que ocorrem no barramento ISA convertidas em transferências no barramento PCI, nas quais o Master é o PCI/ISA Bridge, e o Target é o PCI/Host bridge. A figura 31 mostra o esquema das transferências por DMA e por Bus Mastering. Assim como ocorre com o DMA, o Bus Mastering não monopoliza o processador. A transferência de dados entre a memória e um periférico, usando o barramento PCI, tem as seguintes características: a) A interface opera como Bus Master, enquanto o PCI/Host Bridge opera como Target. O Master pode ser uma interface de rede, uma interface IDE, uma interface SCSI, uma interface Firewire ou qualquer outra que esteja preparada para operar neste modo. O PCI/Host Bridge, atuando como Target, fará os acessos à memória através do barramento do processador, quando necessário. b) Mesmo que o barramento PCI esteja operando com seu tráfego máximo (133 MB/s, com 32 bits e 33 MHz, por exemplo), o barramento do sistema não será exigido 100% do tempo. O PCI/Host Bridge tomará conta do 12-44 Hardware Total barramento do processador apenas quando necessário, deixando este barramento livre na maior parte do tempo para que o processador tenha acesso à memória, realizando seus processamentos normais. Explicando de forma simples, com o barramento PCI exigindo 133 MB/s e o barramento do processador sendo capaz de operar com 66 MHz e 64 bits (533 MB/s), estaríamos ocupando apenas 25% do tráfego total do barramento do processador, que continua com 75% do tráfego para si próprio. Levando em conta que a maioria dos acessos são feitos na cache L2, o processador continua operando normalmente enquanto uma transferência da memória por Bus Mastering está em andamento. c) Para evitar que uma transferência monopolize o barramento, o seu controlador pode suspender temporariamente uma transferência muito longa, dando chance a outros Bus Masters de terem acesso ao barramento PCI. Transferências suspensas podem continuar de onde pararam depois que outros Bus Masters foram atendidos. Plug and Play nos barramentos PCI e ISA Para que interfaces e placas de expansão funcionem, precisam que sejam configurados os recursos de hardware a serem usados, e que sejam instalados os drivers apropriados. Esses recursos de hardware são:     Endereços de memória Endereços de E/S Linhas de interrupção Canais de DMA Nos PCs antigos cabia ao usuário ou ao técnico instalador, a configuração desses recursos de forma manual, através de jumpers, microchaves ou de programas de configuração específicos para cada dispositivo. Um grande esforço da Microsoft, Intel e outros fabricantes foi feito no sentido de possibilitar a configuração automática desses recursos, sem que o usuário precise intervir. As configurações são feitas de forma automática pelo BIOS da placa de CPU e/ou pelo sistema operacional. Cabe ao sistema operacional providenciar a instalação dos drivers corretos para cada dispositivo instalado. O barramento PCI é totalmente Plug and Play (PnP). Isto significa que qualquer dispositivo PCI é beneficiado pela configuração automática oferecida pelo Plug and Play. Já o barramento ISA não possui recursos PnP nativos, ou seja, as placas de expansão ISA antigas, bem como os dispositivos das placas de CPU ligadas ao barramento ISA (interfaces seriais Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-45 e paralelas, por exemplo), não possuem recursos de configuração automática. A arquitetura Plug and Play foi criada de forma que não apenas dispositivos PCI possam usá-la. Novos dispositivos ISA puderam passar a utilizar as mesmas configurações automáticas disponíveis nas placas PCI. Placas de expansão ISA produzidas a partir de 1995, bem como interfaces existentes nas placas de CPU modernas e ligadas ao barramento ISA, também são Plug and Play. A distribuição de recursos de hardware de forma automática depende de três fatores: 1) Que exista uma área no sistema que indique quais são os recursos de hardware disponíveis e quais estão em uso por quais interfaces. Esta área existe em todas as placas de CPU modernas, e chama-se ESCD (Extended System Configuration Data). Não existe local padrão para essas informações, 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 Gerenciador de Recursos. 3) Que os dispositivos não Plug and Play (Legacy Devices, ou dispositivos de legado) possam ser configurados de forma manual, porém de forma compatível com os dispositivos Plug and Play. A arquitetura Plug and Play tem seu funcionamento dependente do BIOS e do sistema operacional. A figura 32 mostra como o BIOS e o sistema operacional interagem para acessar os recursos Plug and Play. Estamos indicando na figura como é feito o acesso a dispositivos de hardware dos tipos PCI e ISA PnP. 12-46 Hardware Total *** 75% *** Figura 12.32 Arquitetura de um sistema Plug and Play. Quando o computador é ligado, o Gerenciador Global de Configurações, que faz parte do BIOS PnP, ativa o Gerenciador de Configurações PCI e o Gerenciador de Configurações ISA PnP. Cada um desses módulos comandará suas funções de inicialização, que por sua vez enviarão comandos de inicialização apropriados para os dispositivos de hardware PCI e ISA. Durante esta inicialização, todos os dispositivos são interrogados para checar quais são os recursos de hardware necessários (Memória, E/S, IRQ e DMA). As funções de inicialização por sua vez pedem ao Gerenciador de Recursos do BIOS que obtenha através das informações contidas no ESCD, quais recursos podem ser destinados a esses dispositivos. Note que alguns dispositivos são inicializados e configurados nesta etapa, outros são configurados pelo sistema operacional. Tipicamente os dispositivos que precisam estar ativos antes do boot (interfaces de disco, por exemplo) são ativados e configurados pelo BIOS. Dispositivos que funcionam apenas sob o Windows ou outro sistema Plug and Play podem ser configurados posteriormente por este sistema. O sistema operacional também tem um gerenciador de configurações que engloba as mesmas funções do gerenciador do BIOS, porém com funções mais avançadas. Uma das funções que este gerenciador executa e o BIOS não, é o carregamento dos drivers dos dispositivos. O BIOS não carrega drivers, apenas distribui os recursos de hardware. Em função dos dados existentes no ESCD, o sistema operacional também pode identificar os recursos usados por cada dispositivos. Pode ainda interrogar os dispositivos Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-47 que não forma configurados pelo BIOS e distribuir recursos de hardware (Memória, E/S, IRQ e DMA) em função dos dados existentes no ESCD. O sistema operacional também pode empregar utilitários para ler e alterar as informações do ESCD, bem como reprogramar os recursos de hardware usados pelos dispositivos Plug and Play (como é o caso do bom e velho Gerenciador de Dispositivos do Windows). Como vemos, a arquitetura Plug and Play consiste muito mais em procedimentos de software que elementos de hardware. Por isso foi fácil integrá-la às placas ISA de fabricação mais recente. Conexões com outros barramentos A ligação entre barramentos diferentes é feita através de circuitos chamados de bridge (ponte). Esses circuitos ficam localizados no chipset. Como sabemos, o chipset é normalmente formado por dois componentes:   System Controller ou Northbridge Periperal Controller ou SouthBridge No System Controller encontramos entre vários outros circuitos, a ligação entre o barramento PCI e o barramento do processador (PCI/Host Bridge). No Peripheral Controller encontramos, além de vários outros circuitos, a conexão entre o barramento PCI e outros barramentos mais lentos (como o ISA e o LPC). Uso de interrupções no barramento PCI O barramento PCI utiliza 4 linhas de interrupção que podem ser redirecionadas para as interrupções convencionais do PC (IRQs). Um componente do chipset chamado Redirecionador de interrupções é encarregado de fazer este redirecionamento. Figura 12.33 Ligação do roteador de interrupções do barramento PCI. 12-48 Hardware Total A figura 33 mostra como funciona o roteador de interrupções. Chegam a ele 4 linhas de interrupção do barramento PCI: R0, R1, R2 e R3. Este roteador é programado para redirecionar essas 4 linhas para linhas de IRQ apropriadas. No exemplo da figura 33 essas interrupções estão redirecionadas para IRQ9, IRQ10, IRQ11 e IRQ12. Esta escolha de IRQs é feita de forma automática pelo BIOS, mas pode ser alterada através do CMOS Setup, na seção PCI Configuration. Nela podemos escolher entre as várias IRQs disponíveis para serem associadas às 4 linhas de interrupção que chegam do barramento PCI. As interrupções no barramento PCI podem ser compartilhadas, ou seja, dois ou mais dispositivos podem usar a mesma interrupção. Caberá à rotina do sistema operacional que faz o atendimento a cada interrupção, determinar qual foi o dispositivo que a gerou. Curiosa é a forma como as linhas de interrupção são ligadas aos slots PCI. Cada slot tem 4 pinos de interrupção: IRQA, IRQB, IRQC e IRQD. Entretanto a ligação com as entradas do roteador não é direta, e sim, alternada. A figura 34 mostra um método típico de ligação. *** 35% *** Figura 12.34 Conexões de INTA, INTB, INTC e INTD em slots PCI. A forma de conexão parece confusa, mas é na verdade bastante interessante e faz com que o uso das interrupções seja distribuído uniformemente entre as disponíveis. Sempre que uma placa PCI precisa utilizar uma única interrupção, deve ser obtigatoriamente a IRQA. Se uma placa precisar ter mais de uma interrupção pode utilizar as demais linhas, mas a a IRQA sempre deverá ser usada. Aparentemente isto faria com que a linha IRQA ficasse congestionada, mas não fica graças à forma como as linhas IRQA, IRQB, IRQC e IRQD são levadas até o roteador de interrupções. Note que no esquema da figura 34, a IRQA do slot 1 está ligada em R3, que por sua Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-49 vez é direcionada para IRQ12. A IRQA do slot 2 está ligada em R2, que por sua vez é direcionada para IRQ11. A IRQA do slot 3 está ligada em R1, que por sua vez é direcionada para IRQ10, e finalmente a IRQA do slot 4 está ligada em R0, que por sua vez é direcionada para IRQ9. Se cada placa utilizar a IRQA ao mesmo tempo, serão geradas interrupções diferentes IRQ9, IRQ10, IRQ11 e IRQ12. Quando existem mais de 4 slots PCI, o roteamento obrigatoriamente faz com que uma mesma entrada do roteador esteja ligada a duas linhas INTA, de dois slots PCI diferentes. Por exemplo, em uma placa com 6 slots PCI, as IRQs poderiam estar roteadas da seguinte forma: R0: INTA/1, INTB/2, INTC/3, INTD/4, R1: INTB/1, INTC/2, INTD/3, INTA/4, R2: INTC/1, INTD/2, INTA/3, INTB/4, R3: INTD/1, INTA/2, INTB/3, INTC/4, INTA/5, INTB/6 INTB/5, INTC/6 INTC/5, INTD/6 INTD/5, INTA/6 Neste caso é comum dizer que “os slots 1 e 5 compartilham a mesma IRQ” e “os slots 2 e 6 compartilham a mesma IRQ”. Isso estaria correto se cada slot usar uma única IRQ, mas sabemos que quando mais de uma IRQ é usada, outras IRQs também serão compartilhadas. Vimos que a distribuição das IRQs a serem usadas pelo roteador pode ser configurada pelo CMOS Setup, de forma manual, ou ser deixada a cargo do BIOS e do sistema operacional. Podemos checar através do Gerenciador de Dispositivos, quais linhas estão sendo usadas pelo roteador de interrupções. Clicando em Computador / Propriedades / IRQs, podemos ver a lista das IRQs em uso. Aquelas indicadas com “Portador de IRQs para redirecionamento de IRQs PCI” são as que estão em uso pelo roteador. Nem todos os dispositivos ligados ao barramento PCI utilizam as linhas IRQA, IRQB, IRQC ou IRQD. Por exemplo, as interfaces IDE primária e secundária, apesar de serem dispositivos PCI, utilizam as interrupções IRQ15 e IRQ14, respectivamente, que não passam pelo roteador, sendo ligadas diretamente ao controlador de interrupções. Da mesma forma, as interfaces USB que também são dispositivos PCI podem estar diretamente ligadas a uma interrupção, ou então usarem uma das IRQs disponíveis para os slots PCI. Barramento VLB 12-50 Hardware Total Antes do surgimento do barramento PCI, alguns outros barramentos forma usados nos PCs, oferecendo taxas de transferência mais elevadas. O barramento MCA e o EISA foram dois padrões adotados entre o final dos anos 80 e o início dos anos 90. O MCA (Microchannel Architecture) era usado em PCs IBM PS/2 e teve várias versões, 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 rápido mas não podiam usar o MCA, que era barramento proprietário 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 expansões de memória. Permitiam a instalação de uma placa especial de memória, mas infelizmente esses barramentos eram proprietários. Significa que uma placa de CPU com um barramento local proprietário para expansão de memória deveria obrigatoriamente usar uma placa de expansão de memória do mesmo fabricante. Como esses barramentos não eram padronizados, não foram usados em larga escala pela indústria de placas para PCs. A necessidade deste tipo de barramento cessou com a proliferação dos módulos de memória, que permitiam obter elevadas capacidades de memória em pouco espaço. A necessidade de barramentos mais rápidos voltou a ser grande quando as placas de vídeo passaram a operar com altas resoluções e elevado número de cores. As antigas placas VGA de 16 bits operavam de forma satisfatória em modo texto, e com gráficos de 640x480 com 256 cores, quando toda a memória de vídeo ocupava apenas 300 kB. Já com a resolução de 1024x768 com 16 milhões de cores, a memória de vídeo ocupa cerca de 2 MB. Para transferir integralmente uma tela nesta resolução para uma placa de vídeo ISA, seria necessário um tempo de cerca de 0,25 a 0,5 segundo. A movimentação da tela seria extremante lenta, o que criou a necessidade de um novo barramento mais veloz, próprio para a placa de vídeo. Foi então que surgiu o VESA Local Bus (VLB), criado pela Video Electronics Standards Association. Este barramento era representado fisicamente por um conector adicional que ficava alinhado com os slots ISA. Neste barramento era feita a reprodução quase fiel dos sinais de dados, endereço e controle do processador 486. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-51 Figura 12.35 Placas SVGA VLB e IDEPLUS VLB. Entre 1994 e 1995 eram comuns as placas SVGA VLB e IDEPLUS VLB, mostradas na figura 35. Usando uma placa SVGA VLB era conseguido um desempenho gráfico bastante superior. A placa IDEPLUS VLB tinha como vantagem a maior taxa de transferência da interface IDE, já que suas outras interfaces (seriais, pararalela, drives de disquetes e joystick) operavam com taxas de transferência bem menores. Também foram produzidas placas digitalizadoras de vídeo e controladoras SCSI no padrão 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 extinção dos processadores 486, fez com que o barramento VLB também caísse em desuso. 12-52 Hardware Total Figura 12.36 Uma placa de CPU com slots VLB. Os slots VLB foram muito utilizados em placas de CPU 486 com clock externo de 33 MHz, portanto operavam também com 33 MHz. São slots de 32 bits, e a 33 MHz oferecem uma taxa de transferência teórica máxima 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 transferência resultante era de 100 MB/s. A tabela a seguir mostra alguns processadores e as taxas obtidas nos seus barramentos VLB. Processador 486DX-33, 486DX2-66, 486DX4-100, 5x86-133 486DX2-80 486DX-25, 486DX2-50, 486DX4-75 Clock externo e do VLB 33 MHz Taxa de transferência 133 MB/s 40 MHz 25 MHz 160 MB/s 100 MB/s Note que a maioria das placas de expansão VLB não suportava operar acima de 33 MHz. Para suportar 40 MHz era preciso utilizar wait states que eram programados através de jumpers nas placas VLB. O barramento VLB tinha várias desvantagens que contribuíram para que não fosse prolongado o seu uso depois da criação do PCI. As placas eram extremamente longas e maus contatos no conector eram bastante comuns. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-53 Não oferecia o recurso Plug and Play, como ocorre com o barramento PCI. O fato de não ter sido criado sob a liderança da Intel e da Microsoft também contribuiu para que não fizesse tanto sucesso no mercado. Barramento ISA O barramento ISA (Industry Standard Architecture) surgiu no início 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 lançado há muito tempo, podemos encontrar slots ISA em praticamente todos os PCs produzidos nos últimos anos. Apenas a partir do ano 2000 tornaram-se comuns novas placas de CPU que aboliram completamente os slots ISA. No tempo em que não existiam barramentos mais avançados, as placas de CPU possuíam 6, 7 e até 8 slots ISA. Depois da popularização do barramento PCI, as placas de CPU passaram a apresentar apenas 2 ou 3 slots ISA. As raras placas produzidas atualmente que possuem slots ISA, apresentam apenas um ou dois desses slots. Os slots ISA são utilizados por várias placas de expansão, entre as quais:      Placas fax/modem Placas de som Placas de interface para scanner SCSI Interfaces proprietárias Placas de rede Note que estamos falando principalmente de modelos antigos, pois a maioria dos fabricantes de placas de expansão já adotou definitivamente o padrão PCI, e não fabricam mais novos modelos ISA. De qualquer forma, a presença de slots ISA em uma placa de CPU é útil caso seja necessário aproveitar placas de expansão antigas. As placas fax/modem e as placas de som foram as que mais demoraram para adotar o padrão PCI. O motivo desta demora é que o tráfego de dados que elas utilizam mal chega a ocupar 5% da capacidade de transferência de um slot ISA. Já as placas de vídeo, placas de rede, interfaces SCSI e digitalizadoras de vídeo operam com taxas de transferência mais elevadas, por isso foram as primeiras a serem produzidas no padrão PCI. 12-54 Hardware Total *** 35% *** Figura 12.37 Placas de expansão ISA: placa fax/modem e placa de som. A figura 37 mostra exemplos de placas de expansão ISA. Observe que algumas delas utilizam um conector simples (8 bits), enquanto outras utilizam um conector duplo (16 bits). Da mesma forma, os slots ISA podem apresentar um único conector (ISA de 8 bits) ou dois conectores (ISA de 16 bits). Placas ISA de 8 bits podem ser encaixadas, tanto em slots ISA de 8 bits como em slots ISA de 16 bits. Placas ISA de 16 bits devem ser encaixadas obrigatoriamente em slots ISA de 16 bits (exceto em raríssimos casos de placas VGA antigas, de 16 bits, mas que se comportam como placas de 8 bits ao serem encaixadas em um slot de 8 bits). Os slots ISA de 8 bits eram encontrados em placas de CPU muito antigas. Observe que Barramento ISA não é sinônimo de Slot ISA. O Barramento ISA é um conjunto de sinais digitais que partem do chipset e do processador, e atingem tanto as placas de expansão, através 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 são controladas através do barramento ISA, apesar de não utilizarem os slots. Sinais do barramento ISA A seguir apresentamos os principais sinais do barramento ISA e suas descrições. A maioria deles foram originados no barramento de sistema dos processadores 8088 e 80286. Sinal DATA0-DATA16 Descrição Barramento de dados, com 16 bits Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU Address 0 – Address 23 Reset Driver IRQ3 – IRQ15 DMAREQ 0 – DMAREQ7 DMAACK0 – DMAACK7 Real Memory Read Real Memory Write Memory Read Memory Write I/O Read I/O Write Terminal Count ALE OSC Memory 16-bit Select I/O 16-bit Select I/O Channel Check I/O Channel Ready 12-55 Barramento de endereços, com 24 bits Sinal que é enviado para todo o barramento quando o processador é resetado, provocando assim o RESET dos demais circuitos do computador. Linhas de requisição de interrupção. Através delas as diversas placas de expansão e demais circuitos podem interromper o processador. Algumas linhas não estão disponíveis no barramento ISA, pois são usadas internamente pela placa de CPU. É o caso da IRQ0, usada pelo alarme, IRQ1 usada pelo teclado, IRQ2 usada para conexão entre os dois controladores de interrupção e IRQ13 usada pela unidade de ponto flutuante. Requisições de DMA. Através dessas linhas uma interface pode solicitar transferências por DMA. O canal DMA4 não está disponível no barramento, pois é usado para conectar os dois controladores de DMA. Sinais de reconhecimento de interrupção, um para cada canal de DMA, Indica leituras na memória, quando o processador opera no modo real. Indica excritas na memória, quando o processador opera no modo real. Indica leituras na memória, tanto no modo real como no protegido. Indica escritas na memória, tanto no modo real como no protegido. Indica leitura em dispositivos de E/S Indica escrita em dispositivos de E/S Indica que foi finalizada uma operação de DMA Address Latch Enable. Indica ao barramento que os endereços são válidos e podem ser capturados pelas interfaces. Sinal de 14,38 MHz, usado pelas placas de vídeo antigas para gerar o sinal de vídeo composto no padrão NTSC. Indica que o atual ciclo de memória deve operar com 16 bits. Indica que o atual ciclo de E/S deve operar com 16 bits. Indica que ocorreu um erro de paridade na memória. Usado para introduzir Wait States nos ciclos em andamento. LPC - substituto do ISA em placas modernas As placas de CPU modernas não utilizam mais slots ISA. Ainda assim possuem circuitos internos que precisam estar disponíveis, apesar de serem originalmente ligados ao barramento ISA. São 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 exceção do BIOS, todos esses circuitos fazem parte do chip conhecido como Super I/O. Seria preciso manter um barramento ISA interno apenas para a ligação desses dispositivos. Outro problema é que o barramento ISA possui muitos pinos. Os slots de 16 bits têm ao todo 98 pinos. Mesmo descontando pinos que normalmente não 12-56 Hardware Total são necessários para o funcionamento do Super I/O e do BIOS, o número 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 é destinado à conexão de dispositivos lentos, não precisa utilizar barramentos independentes de dados e endereços. Na verdade nem precisa fornecer todos esses bits ao mesmo tempo. O LPC tranfere as informações no formato serial, usando um barramento de apenas 4 bits. Utilizado essas 4 linhas são fornecidos de forma serial, dados, endereços, comandos, wait states e todas as demais informações necessárias à sua operação. Figura 12.38 Diagrama de uma placa de CPU moderna. Note o barramento LPC, no qual estão ligados o Super I/O e o BIOS. A figura 38 mostra o diagrama de uma moderna placa de CPU na qual não existe barramento ISA. Observe que o chip South Bridge (no exemplo, o AMD-766) tem como uma de suas funções, gerar os sinais do barramento LPC, no qual estão conectados os chips Super I/O e o Flash BIOS. Da mesma forma existem vários chips Super I/O e várias Flash ROMs que também adotaram o padrão LPC. Todos os dispositivos que eram tipicamente ligados ao barramento ISA operam com baixa velocidade. Sendo assim, o barramento LPC não tem necessidade de operar com alto desempenho, mas apenas o suficiente para uma comunicação eficiente com esses dispositivos. Já que os chips modernos são capazes de operar com clocks bem mais elevados que os usados antigamente no barramento ISA, o LPC tira proveito disso, operando com um número de pinos baixo, o que resulta em menor custo e menor complexidade dos seus circuitos. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-57 O LPC tem ao todo 13 pinos, sendo 7 de uso obrigatório e 6 opcionais, usados apenas quando é preciso utilizar todos os seus recursos, o que nem sempre é o caso. Os pinos de uso obrigatório são: Sinal LAD0- LAD3 LFRAME LRESET LCLK Descrição Barramento serial para comandos, endereços e dados, todos multiplexados. Indica o início de cada ciclo. Reseta os dispositivos do barramento. Clock de 33 MHz para os dispositivos do barramento. Os demais 6 sinais são necessários para dispositivos que usam DMA, interrupções e gerenciamento de energia. As operações de leitura e escrita em memória e E/S no barramento LPC são feitas em 8 bits, assim como ocorre com todas as interfaces que pretende atingir. Pode ainda realizar operações de DMA com 8, 16 e 32 bits, e operações de Bus Mastering com 8, 16 e 32 bits. Figura 12.39 Operação do barramento LPC. A figura 39 mostra o diagrama de tempo de uma transferência no barramento LPC. As transferências são comandadas pelo sinal de clock LCLK. O sinal LFRAME é ativado em nível 0, indicando o início de um ciclo. A seguir os comandos, endereços, dados e demais informações são transmitidas através de LAD0-LAD3, em seqüências de 4 bits a cada clock. 12-58 Hardware Total *** 35% *** Figura 12.40 Diagrama de um chip Super I/O para barramento LPC. A maioria dos fabricantes de chips Super I/O produzem modelos para o padrão LPC. A figura 40 mostra o diagrama do chip PC87360, produzido pela National Semiconductor. Possui diversas interfaces, e no seu diagrama podemos ver os sinais de conexão com o barramento LPC (Bus Interface). Note que existem ainda disponíveis os sinais PIRQ3-PIRQ7, PIRQ9-PIRQ12, PIRQ14 e PIRQ15. Partindo do Super I/O, esses sinais são enviados ao South Bridge, o chip no qual estão integrados os controladores de interrupções. Através dele as interfaces existentes no Super I/O podem interromper o processador. Barramentos AMR, CNR e ACR Muitas placas de CPU modernas possuem conectores para a instalação de um riser card. São os slots AMR, CNR e ACR. Um riser card é uma placa de interface especial, cujo principal objetivo é a redução de custo. A idéia básica dessas placas é dividir cada interface em duas partes. Uma parte, totalmente digital e de baixo custo, é embutida no chipset. A outra parte, mais voltada para funções analógicas, fica no riser card. A comunicação entre o chipset da placa de CPU e o Riser Card é feita em um formato serial, utilizando um reduzido número de pinos. O primeiro padrão de riser card foi o AMR (Audio Modem Riser). Destinava-se a ser usado apenas com circuitos de som e modem. Para utilizar Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-59 essas placas é preciso ter no chipset, os circuitos de áudio AC’97 e de modem MC’97. Muitos chipsets modernos possuem tais circuitos. Os circuitos de som AC’97 são relativamente simples, mas com boa qualidade. Os circuitos MC’97 são similares aos existentes nos soft modems. Toda a parte digital desses dispositivos fica localizada no chipset, e a parte analógica fica em uma placa de expansão AMR, que deve ser instalada no slot apropriado. A figura 41 mostra um slot AMR. Figura 12.41 Slot AMR em uma placa de CPU. Depois do AMR, a Intel criou um novo padrão, o CNR (Communications Network Riser). O tipo de slot é idêntico ao usado pelo padrão AMR. Neste slot podemos instalar riser cards com funções de áudio, modem e rede. As placas AMR e CNR têm formatos semelhantes, como a que vemos na figura 42. 12-60 Hardware Total *** 35% *** Figura 12.42 Uma placa de Rede/Áudio CNR. Portanto o CNR é um padrão similar ao AMR, porém suporta funções de rede. Existe uma diferença entre as localizações dos slots AMR e CNR. Normalmente as placas de CPU possuem um ou outro tipo, mas não ambas. O slot à esquerda de todos os slots PCI é o CNR (olhando a placa de CPU pela frente do gabinete). O slot localizado à direita é um AMR. Figura 12.43 Localização dos slots AMR e CNR. Podemos então considerar que usar uma placa AMR ou CNR é o mesmo que utilizar uma placa de som simples, ou um soft modem, ou uma interface de rede comum. A diferença é que parte dos circuitos ficam no chipset (SouthBridge e Super I/O) e parte fica no riser card. Existem vários tipos de riser card no mercado: modem, áudio, áudio+modem, áudio+rede, modem+rede, modem+áudio+USB, etc. O padrão ACR, promovido pela AMD e outros fabricantes de modems e produtos de comunicação, é compatível com o AMR, e também oferece funções de rede, USB e comunicação em banda larga. Seu slot possui mais pinos, e é similar ao slot PCI, porém com uma fixação mecânica diferente. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-61 Na figura 44 vemos uma placa ACR. É bem parecida com uma placa PCI, entretanto não pode ser encaixada em um slot PCI. Note que o chanfro existente no conector da placa fica na posição simétrica em relação à dos slots PCI de 5 volts comuns nas placas de CPU. O conector ACR existente na placa de CPU é do mesmo tipo usado pelos slots PCI, mas além da posição ser invertida, o conector é ligeiramente deslocado para a parte traseira do gabinete, o que impede o encaixe de placas ACR em slots PCI, e vice-versa. A localização do conector ACR na placa de CPU é a mesma do conector CNR, ou seja, à esquerda dos slots PCI. Figura 12.44 Uma placa ACR. A idéia básica do ACR é a mesma do AMR e do CNR: produzir interfaces simples, com a parte digital localizada no chipset e a parte analógica localizada no riser card. Muitos fabricantes estão produzindo riser card dos tipos AMR/CNR e ACR. Diversos chipsets da Intel, VIA e SiS estão embutindo circuitos como o áudio AC’97 e modem MC’97, restanto apenas instalar o riser card apropriado para ter acesso a esses recursos. As interfaces USB também já estão presentes nos chipsets, faltando apenas rotaar seus dados para o riser card. A tendência é que os chipsets passem a utilizar embutidos também os circuitos de rede e de comunicação em geral. Mesmo quando os circuitos não estão embutidos no chipset, os barramentos AMR, CNR e ACR podem ser usados, pois existem diversos chips independentes, de baixo custo, que podem ser utilizados pelos fabricantes de placas de CPU. 12-62 Hardware Total Note ainda que a maioria das placas de CPU com som onboard, utilizam os circuitos de áudio AC’97. Ao invés de utilizarem um riser card, os fabricantes acrescentam na própria placa de CPU os circuitos que estariam no riser card de áudio, e usam os tradicionais conectores de áudio na parte traseira da placa de CPU. Desta forma o áudio AC’97 pode ser utilizado, sem que seja preciso instalar um riser card. Ainda é muito difícil encontrar riser cards no comércio, porém seus fabricantes apostam que nos próximos anos serão as opções mais comuns para soft modems e outras interfaces de baixo custo. Velocidadesdos principais barramentos O desempenho de uma placa conectada a um barramento depende de vários fatores, entre os quais, a taxa de transferência. Esta por sua vez, depende do número de bits, do clock e do número de transferências feitas a cada ciclo. A tabela que se segue mostra as características dos barramentos ISA, PCI e AGP. Barramento Bits Clock ISA PCI 33 MHz 32 bits PCI 33 MHz 64 bits PCI 66 MHz 32 bits PCI 66 MHz 64 bits AGP 1x AGP 2x AGP 4x AGP 8x 16 32 64 32 64 32 32 32 32 8 MHz 33 MHz 33 MHz 66 MHz 66 MHz 66 MHz 66 MHz 66 MHz 66 MHz Transferências por ciclo 1/2 1 1 1 1 1 2 4 8 Taxa de transferência 8 MB/s 133 MB/s 266 MB/s 266 MB/s 533 MB/s 266 MB/s 533 MB/s 1066 MB/s 2133 MB/s O barramento ISA utiliza um clock de 8 MHz, e realiza transferências de 8 ou 16 bits. Usando 16 bits, teoricamente poderia transferir 16 MB/s (8 MHz x 2 bytes), mas cada transferência utiliza 2 ciclos de clock, como era exigido pelas placas de expansão do início dos anos 80, que eram muito lentas. Portanto realiza em média, meia transferência a cada ciclo. Desta forma, a taxa de transferência obtida com o ISA é de apenas 8 MB/s. O barramento PCI mais simples utiliza um clock de no máximo 33 MHz, com transferências de 32 bits. Isto resulta em uma taxa de transferência igual a 132 MB/s (33 MHz x 4 bytes). As versões de 64 bits e 66 MHz resultam em taxas mais elevadas, chegando até 533 MB/s. Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-63 O barramento AGP não está ligado ao PCI, e sim, ao barramento externo do processador, apesar de ter muitas características similares às do PCI. No chamado modo AGP 1x, em cada ciclo AGP é feita uma transferência, resultando em uma taxa de 266 MB/s. Como já mostramos, os modos AGP 2x, AGP 4x e AGP 8x fornecem 533 MB/s, 1066 MB/s e 2133 MB/s, respectivamente. Essas comparações mostram como uma placa de vídeo PCI simples opera com taxa de transferência mais lenta (133 MB/s) que um modelo AGP. Muitos modelos de placas de vídeo são atualmente produzidos nas versões AGP e PCI, sendo que as versões PCI destinam-se a upgrades, ou seja, melhorar o sistema de vídeo de PCs antigos. Com o passar do tempo, serão cada vez mais raras as placas de vídeo PCI. Note que todas essas taxas de transferências são limites máximos teóricos, que na prática não são atingidos. Devemos levar em conta as latências dos barramentos, que necessitam do fornecimento inicial de endereço e comando, uso de wait states e outros eventos que causam overhead, resultando em taxas de transferência efetivas bem menores. De qualquer forma, os limites máximos teóricos mostrados na tabela servem como comparação do potencial de cada um desses barramentos. //////// FIM //////////// Capítulo 13 Barramentos de E/S e interfaces Os barramentos PCI, AGP e ISA fazem parte da placa de CPU. Todos eles têm uma característica em comum: servem para conectar placas. Os barramentos que mostraremos neste capítulo são ditos de entrada e saída. Servem para conectar periféricos, e não placas. A maioria deles é externa ao computador, ou seja, existem conectores do computador, normalmente disponíveis na sua parte traseira, nos quais ligamos diretamente os periféricos. Nem todos são assim, como são os casos dos barramentos IDE (abordado neste capítulo) e SCSI. Barramento USB O USB (Universal Serial Bus) existe desde meados dos anos 90 e foi provovido principalmente pela Intel. No final dos anos 90 o USB finalmente começou a conquistar espaço no mercado de PCs. Serve para conectar de forma extremamente simples, eficiente e com bom desempenho, vários tipos de periféricos que antes eram espalhados por uma miscelânea de interfaces. Alguns exemplos de periféricos que podem ser ligados no barramento USB são: Teclado Mouse Impressora Scanner Microfone Alto falante Joystick Câmera digital WebCam Tablet Drive de disquetes Disco rigido / CD-ROM ZIP Drive Modem Gravadores de CDs 13-2 Hardware Total Existe uma tendência de nos próximos anos todos esses periféricos deixarem de ser produzidos nas suas interfaces tradicionais e passem a utilizar a interface USB. Hoje todos eles são disponíveis tanto com interface USB como com as interfaces tradicionais. O cabo USB possui 4 fios, sendo 2 para transmissão de dados e 2 para alimentação. Desta forma os dispositivos podem obter a alimentação diretamente do cabo (+5 volts) e não precisam de fonte própria. Dispositivos USB que exigem correntes elevadas podem utilizar suas fontes de alimentação próprias. A maioria dos PCs modernos possui duas interfaces USB. Em cada uma delas podemos conectar até 127 dispositivos. Para que vários dispositivos possam ser conectados na mesma porta, é preciso utilizar um hub (figura 1). Cada hub permite ligar vários dispositivos, e para aumentar o seu número, podemos ligar os hubs uns nos outros. Figura 13.1 Conexão de dispositivos USB. A figura 2 mostra os conectores USB encontrados na parte traseira de uma placa de CPU. Normalmente encontramos nas placas modernas, duas portas USB. Algunas possuem 4 portas, e através da instalação de placas de expansão, podemos aumentar ainda mais o número de portas. Em cada porta podem ser ligados até 127 dispositivos usando hubs, mas quando queremos ligar apenas um ou dois dispositivos, não precisamos de hub. Podemos ligá-los diretamente nas portas. Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-3 Figura 13.2 Conectores USB na parte traseira de uma placa de CPU ATX. Normalmente as interfaces USB ficam localizadas no SouthBridge, que é o componente do chipset no qual estão também as interfaces IDE e o controle do barramento ISA ou LPC. Existem chipsets com 2 interfaces USB e outros com 4, como o AMD 766, mostrado no diagrama da figura 3. Neste caso, dois conectores ficam normalmente no painel de conectores existente na parte traseira da placa de CPU, e os outros dois são acessíveis através de conectores auxiliares (figura 4). Figura 13.3 Diagrama de uma placa de CPU contendo 4 portas USB no chipset. 13-4 Hardware Total Figura 13.4 Conectores auxiliares para a 3a e 4a portas USB de uma placa de CPU. Quando um PC não possui portas USB (é o caso típico dos modelos antigos), ou quando possui mas queremos aumentar o seu número, podemos instalar placas de interface USB, como a da figura 5. São ligadas ao barramento ISA e com elas podemos ter portas USB similares às existentes nos chipsets modernos. A placa da figura 5 tem 4 portas. Figura 13.5 Placa de interface USB com 4 portas. Dispositivos USB Não existe grande diferença no aspecto de dispositivos USB e dispositivos que usam interfaces tradicionais, exceto pelos seus conectores. A figura 6 mostra um mouse USB. Observe o detalhe do seu conector, ampliado à direita. Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-5 Figura 13.6 Mouse USB. Na figura 7 vemos um teclado USB. Não existe diferença aparente em relação aos teclados comuns, exceto pelo conector. Figura 13.7 Teclado USB. Os dispositivos USB são Plug and Play, portanto são automaticamente detectados pelos sistemas operacionais com este recurso. Algunas deles já possuem drivers nativos no próprio Windows, como é o caso do mouse e do teclado. Esses dois dispositivos têm inclusive suporte pelos BIOS modernos, permitindo que funcionem mesmo no modo MS-DOS. Outros dispositivos são reconhecidos mas requerem a instalação de drivers apropriados. Características do USB Cada porta USB permite ligar até 127 dispositivos. Os cabos utilizados nessas conexões devem ter até 5 metros. Além de ser compatível com o padrão Plug and Play, o barramento USB traz ainda o recurso Hog Plugging. Significa que os dispositivos podem ser conectados e desconectados com o computador ligado. No instante em que um dispositivo USB é conectado, ele informa ao computador sobre a sua presença. O sistema operacional o 13-6 Hardware Total detecta e ativa seus drivers. O dispositivo passa então a ficar disponível para uso. Portanto podemos destacar as seguintes características:      Plug and Play Hot Plugging Até 127 dispositivos por porta Cabos de até 5 metros Alimentação no barramento dispensa fontes de alimentação USB 1.1 e USB 2.0 As primeiras interfaces USB atendiam à especificação 1.0. Posteriormente foram introduzidas pequenas modificações que deram origem à especificação 1.1. Essas especificações são seguidas pelos chipsets existentes nas placas de CPU produzidas antes de 2000. Esta especificação suporta duas velocidades: Modo Low Speed Full Speed Taxa de transferência 1,5 Mbits/s 12 Mbits/s Placas de CPU novas, produzidas a partir de meados de 2000, já possuem chipsets que dão suporte ao USB 2.0. A principal diferença é uma nova taxa de transferência, de 480 Mbits/s. Este taxa é bastante elevada, e viabiliza a utilização de periféricos mais velozes, como discos rígidos e câmeras de vídeo de alta resolução. Além disso o USB 2.0 é compatível com o USB 1.1. Interfaces USB 2.0 operam com os mesmos cabos e suportam qualquer periférico originalmente criado para a versão 1.1. O modo de 480 Mbits/s é chamado de High Speed. Portanto as taxas oferecidas pelo USB 2.0 são: Modo Low Speed Full Speed High Speed Taxa de transferência 1,5 Mbits/s 12 Mbits/s 480 Mbits/s Note que essas taxas são medidas em Mbits/s. Para converter para MB/s, temos que dividir por 8. Portanto as taxas de transferência obtidas nesses 3 modos são de cerca de 200 kB/s, 1,5 MB/s e 60 MB/s, respectivamente. O modo Low Speed é utilizado por dispositivos que não necessitam de altas velocidades, tais como teclado, mouse e joystick. O modo Full Speed (12 Mbits/s) é usado por dispositivos que operam com som e imagem, como câmeras, microfones e alto falantes, e tambem com os dispositivos para Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-7 armazenamento de dados. O modo High Speed é usado por dispositivos que necessitam de elevadas taxas de transferência, como os que manipulam vídeo e operam com armazenamento de dados. Os cabos certificados para o modo Full Speed do USB 1.1 (12 Mbits/s) funcionam perfeitamente no modo High Speed do USB 2.0. Esta é uma vantagem dos barramentos seriais. Permitem obter taxas de transferência mais elevadas com mais facilidade que nos barramentos paralelos. Portanto ao comprar cabos USB, verifique se na embalagem está especificado USB 2.0 ou se está indicada a taxa de 12 Mbits/s, o que indica que funcionarão também a 480 Mbits/s. Cabos e conectores USB Os cabos USB possuem no seu interior, 2 pares de fios. Um par é trançado e formado por fios branco e verde. Através desses dois fios trafegam os dados, no formato serial. Esses dois sinais formam o que chamamos de par diferencial. Ao invés de ter um fio de terra e outro de sinal, os dois levam o mesmo sinal, mas com polaridades invertidas, portanto são chamados de D+ (verde) e D– ( branco). A vantagem do par diferencial é a alta imunidade a ruídos elétricos e interferências em geral. Figura 13.8 Corte transversal de um cabo USB. O outro par é usado para alimentação dos dispositivos ligados ao barramento. O fio preto é o terra e o vermelho traz uma tensão de +5 volts. Envolvendo esses dois pares de fios temos uma camada formada por uma folha de alumínio e uma blindagem externa, formada por uma malha de cobre. Envolvendo tudo temos o encapamento plástico. 13-8 Hardware Total Figura 13.9 Cabo USB com conectores tipos A e B. Os cabos USB sempre possuem dois conectores, que podem ser dos tipos A e B, como vemos na figura 9. O conector tipo A fica sempre voltado para a direção do computador, e o tipo B voltado para a direção do periférico. Na figura 10 vemos esses dois conectores em detalhes. Os conectores machos são usados no cabo. Os conectores fêmea são usados no computador, nos hubs e nos periféricos. Figura 13.10 Detalhes dos conectores tipos A e B. O cabo mostrado na figura 9 é o mais comum, do tipo AB. Podemos ainda encontrar cabos do tipo AA, que servem como extensões. Digamos que o cabo AB com o qual estejamos tentando ligar uma impressora ao computador é muito curto, e não alcança o computador. Podemos então ligar neste cabo AB, um cabo AA. O conector A macho do cabo AB deverá ser ligado no conector fêmea do cabo AA. Ficamos então com a seqüência Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-9 A-A-A-B, eletricamente igual a um cabo AB de maior comprimento. Isto pode ser feito desde que o comprimento total do cabo não seja superior a 5 metros. Figura 13.11 Cabo USB tipo AA. Sinais do barramento É bastente interessante o funcionamento do par diferencial. Quando desejamos transmitir uma voltagem V, enviamos V pelo fio positivo e –V pelo fio negativo. Ao longo do caminho, digamos que ambos recebem uma interferência i, passando a ficar com valores V+i e –V+i. Ao chegar ao destino, um amplificador diferencial calculará a diferença desses dois sinais e dividirá o resultado por 2. Ficará então com: [(V+i) – (-V+i)]/2 = V Não importa o valor da interferência i, ela será cancelada e o valor obtido na saída do amplificador receptor será V, o mesmo valor transmitido originalmente. Pares diferenciais são utilizados por várias interfaces que necessitam operar com alta velocidade por longas distânicas e com alta imunidade a interferências. 13-10 Hardware Total Figura 13.12 Voltagens ao longo do cabo USB. A figura 12 mostra o aspecto das voltagens no par diferncial (D+ e D-) em um cabo USB. As tensões são sempre simétricas, uma positiva e uma negativa, com amplitudes entre 200 mV e 500 mV. Essas tensões são geradas de acordo com os bits que devem ser transmitidos. Esquecendo agora as tensões e pensando nos bits, vejamos o gráfico da figura 13. Os dados a serem enviados pelo cabo, formando uma seqüência de bits, passam antes por um processo de codificação chamado NRZI (Non Return do Zero Invert). A cada bit que desejamos enviar, o método NRZI envia 0 quando o próximo bit é diferente do anteiror, e envia 1 quando o próximo bit é igual ao anterior. Na figura 13, o trecho superior indica os valores dos bits que trafegam pelo cabo USB, e o trecho inferior indica os dados que realmente estão sendo transmitidos. Figura 13.13 Codificação NRZI em um cabo USB. Os dados trafegam pelo barramento USB em grupos chamados pacotes. Cada pacote tem um byte inicial chamado PID (Packet Identification), seguido de informação e um campo de CRC para checagem de erros. Os pacotes de dados no USB 1.1 podem ter até 1024 bytes, e no USB 2.0 podem ter até 8192 bytes. Figura 13.14 Um pacote de dados no barramento USB. Conexões entre o PC e dispositivos USB Quando precisamos ligar muitos dispositivos USB em um computador, devemos utilizar um hub USB, como o mostrado na figura 15. O hub deste Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-11 exemplo tem 4 saídas. Note que existem 4 conectores tipo A, nos quais podemos ligar 4 dispositivos, ou então ligar outros hubs. Existe ainda um conector tipo B que deve ser ligado através de um cabo A/B em uma porta USB do computador, ou no conector A de outro hub. Figura 13.15 Um hub USB. Note que as 4 portas do hub mostrado na figura 15 não são 4 interfaces. As interfaces são as existentes no computador. Os conectores de um hub fazem parte de uma mesma interface, ou seja, não é permitido ligar 127 dispositivos em cada uma das portas do hub. O número total de dispostivos deve ser contado partindo do computador, somando todos os dispositivos ligados em uma interface e nos hubs ligados a partir dela. Observe que o hub da figura 15 é acompanhado de um adaptador AC, ou seja, ele tem alimentação própria. Um hub também pode funcionar a partir da tensão de +5 volts fornecida pelo cabo, dispensando o adaptador AC. O problema é que quando ligamos muitos dispositivos, a corrente exigida pode ser muito elevada e o barramento não dará conta. Usar o adaptador AC resolve o problema. Figura 13.16 Diagrama simplificado de um hub USB. 13-12 Hardware Total A figura 16 mostra o diagrama simplificado de um hub USB de 8 portas. Existem dispositivos que possuem hubs embutidos. Por exemplo, podemos encontrar monitores com conexão USB. Esses monitores possuem o cabo normal para ligação na placa de vídeo, mas possuem também uma conexão USB. Podem possuir portas para ligação de teclado, mouse, microfone e alto falantes. Figura 13.17 Ligação de dispositivos que funcionam como hub. A figura 17 mostra alguns dispositivos USB que têm esta característica. Note que o monitor é ligado ao computador, e nele existem conexões nas quais estão ligados o microfone, alto falantes e o teclado. O teclado deste exemplo também funciona como hub. Nele estão ligados um mouse e uma caneta eletrônica. O USB 2.0 é compatível com o USB 1.1. Dispositivos de ambos os tipos podem ser misturados, mas devemos fazê-lo de tal forma que as ligações em USB 2.0 não sejam interrompidas por ligações em USB 1.1. Em outras palavras, entre cada dispositivo USB 2.0 e o computador (que também deve ter interface USB 2.0) devem existir apenas caminhos em USB 2.0, como mostra a figura 18. Se ligarmos na interface USB 2.0 de um computador, um hub USB 1.1, todas as conexões daí em diante irão operar no modo 1.1, mesmo que sejam dispositivos USB 2.0. Figura 13.18 Mistura de dispositiovos USB 1.1 e 2.0. Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-13 A figura 18 mostra a forma correta de intercalar dispositivos USB 1.1 e 2.0. As linhas mais finas representam conexões em USB 1.1 e as mais largas em USB 2.0. O computador é tem interfaces USB 2.0, portanto as conexões para o teclado e para o hub são feitas em 2.0. O teclado é deste exemplo é 1.1, portanto a conexão entre ele e o mouse é feita em 1.1. As três portas do hub USB 2.0 são também do tipo 2.0. Neste hub ligamos um modem USB 2.0, uma câmera USB 2.0 e um hub USB 1.1. Note que a conexão entre os dois hubs é 2.0, mas a taxa de transferência será de no máximo 12 Mbps, já que o segundo hub é 1.1. Processo de enumeração Quando o sistema operacional é inicializado, é feita uma busca em todos os dispositivos ligados ao barramento USB. A cada um deles é atribuído um endereço de 1 a 127. Esta distribuição de números é chamada processo de enumeração. Os dispositivos USB não possuem números fixos. Ao invés disso, eles dão ao sistema informações como o identificador do fabricante, identificador do modelo / revisão, e o número de série. Desta forma nunca existirão dois dispositivos USB com os mesmos parâmetros. Ao buscar esses parâmetros, o sistama poderá identificar exatamente quantos dispositivos existem instalados e dar números apropriados para cada um. A enumeração também ocorre no instante em que um dispositivo é ligado ao barramento já em funcionamento (hot plugging). Este processo é diferente do utilizado por outros barramentos como IDE e SCSI, que utilizam números fixos para seus dispositivos, e de barramentos como PCI, ISA e AGP, que usam endereços de E/S bem determinados para suas placas. Graças ao processo de emumeração, o usuário não precisa se preocupar com distribuir endereços para os dispositivos. Basta conectá-los e eles automaticamete receberão um endereço identificador. Dispositivos especiais Já é possível encontrar dispositivos USB dos mais exóticos. O dispositivo da figura 18 é um conversor de USB para áudio e vídeo analógico. Podemos conectar nele uma TV, câmera ou video cassete. Através dele podemos capturar pelo computador, na forma digital, as imagens e o som dos dispositivos de áudio e vídeo nele ligados. Podemos ainda enviar para uma saída de vídeo, imagens geradas pelo computador. Este dispositivo opera como uma placa digitalizadora, a diferença é que os circuitos estão 13-14 Hardware Total embutidos em uma caixa que faz parte do próprio cabo. O software que acompanha este dispositivo permite fazer as conversões e gerações de som e vídeo. Figura 13.19 Adaptador USB para áudio e vídeo. O adaptador da figura 20 é útil para ligar dispositivos não USB em computadores que não possuem as interfaces apropriadas (normalmente notebooks). Ligamos este adaptador à interface USB do computador, e nele podemos diversos dispositivos, pois ele tem uma interface paralela, uma interface serial, uma interface para teclado e uma interface para mouse. Figura 13.20 Adaptador de USB para outras interfaces. Da mesma forma encontramos adaptadores de USB para paralela, de USB para SCSI e até alguns como o ligado no mouse da figura 21. É um adaptador que permite ligar um mouse USB em uma interface de mouse PS/2. Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-15 *** 35% *** Figura 13.21 Mouse USB com adaptador para PS/2. Barramento Firewire O Firewire é usado principalmente para transmissão de som e vídeo digital e armazenamento de dados. Já podemos encontrar câmeras digitais para fotos, câmeras digitais para vídeo, discos rígidos, gravadores de CDs, drives de DVD, scanners de alta resolução e vários periféricos utilizando este padrão. Como surgiu o Firewire, padronização, nomenclatura Computadores produzidos pela Apple sempre foram melhores que os PCs para manipulação de vídeo. Enquanto nos PCs era preciso instalar dispositivos, placas e drivers, os Macs já saíam de fábrica com conexões próprias para scanners, câmeras, etc. Mantendo esta linha, a Apple desenvolveu há alguns anos o barramento Firewire, hoje presente na configuração padrão dos seus computadores (assim como o USB). Em 1995 o Firewire tornou-se um padrão do IEEE (Instituto de engenheiros eletricistas e eletrônicos) sob o código 1394. Portanto Firewire e IEEE 1394 são sinônimos, assim como i.Link, o nome dado pela Sony para este padrão. O nome Firewire é marca registrada da Apple, portanto os fabricantes de periféricos não podem utilizar livremente esta marca sem a sua permissão. Por isso a maioria prefere utilizar o nome universal, que é IEEE 1394. O nome do padrão original é portanto IEEE 1394-1995. Posteriormente sofreu pequenas revisões e passou a ser designado como 1394a. A maioria dos dispositivos Firewire existentes hoje no mercado seguem a especificação 1394a. 13-16 Hardware Total Está em vias de ser lançada a especificação 1394b, que tem como principais características, o uso de taxas de transferência mais elevadas e conexões feitas com cabos mais longos. Principais características do Firewire Para apresentar o Firewire em poucas palavras, temos as seguintes características:           Dados digitais transmitidos em formato serial Taxas de transmissão de 12.5, 25 e 50 MB/s (1394a) Taxas de transmissão de 100, 200 e 400 MB/s (1394b) Plug and Play, tem suporte nativo no Windows 9x/ME/2000/XP Ideal para transmissão de dados em altíssimas velocidades Utiliza cabos com até 4,5 metros entre dispositivos (1394a) Utiliza cabos com até 100 metros (1394b) Dispositivos são ligados em daisy-chain (em cascata) Permite conectar até 63 dispositivos Permite hot swapping – conexão e desconexão sem desligar o PC Figura 13.22 Um disco rígido externo Firewire. Transmissão serial Todos aprendemos que a transmissão paralela é mais rápida que a serial. Nada mais lógico. Ao transmitir 8, 16, 32 ou mais bits de cada vez, teremos muito maior velocidade que se transmitíssemos um bit de cada vez. Isto é verdade quando as transmissões serial e paralela são realizadas com o mesmo clock. Na prática a transmissão serial tem algumas vantagens que a torna mais rápida que a paralela. Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-17 O primeiro problema da transmissão paralela é o espalhamento temporal dos bits transmitidos. Todos são enviados ao mesmo tempo a partir do transmissor, mas devido a problemas de propagação, nem todos os bits chegam simultaneamente ao destino. Quanto maior é o comprimento do cabo, maior é este espalhamento. Não é problema quando os sinais trafegam alguns centímetros ao longo de uma placa, mas é sério quando trafegam alguns metros ao longo de um cabo. Isto faz com que o comprimento total de um cabo paralelo não possa ser muito grande. Surge ainda a necessidade do uso de sinais de STROBE. Já que alguns bits demoram mais que os outros, o circuito transmissor precisa esperar um tempo suficiente para que todos cheguem ao destino. A seguir envia um pulso de STROBE, informando ao receptor que todos os bits estão disponíveis e podem ser lidos. Existem ainda problemas de reflexão, resolvidos com o uso de terminações. A interferência entre sinais adjacentes é resolvida com o uso de blindagens e pares diferenciais. Ambas as soluções aumentam muito a espessura do cabo, tornando-o caro e de difícil instalação. Cabos seriais são mais baratos, mais leves, de manuseio mais fácil, de blindagem mais fácil e não sofrem a maioria das distorções que ocorrem em cabos paralelos. É possível obter com eles taxas de transmissão muito mais elevadas e comprimentos bem maiores que os obtidos com cabos paralelos. Daí vem o sucesso de barramentos seriais para conexões externas, como o USB e o Firewire. Taxas de transmissão O padrão 1394a especifica o uso de três taxas de transmissão: 100 Mbits/s (12,5 Mbytes/s), 200 Mbits/s (25 Mbytes/s) e 400 Mbits/s (50 Mbytes/s). O uso dessas taxas de transmissão dependerá dos dispositivos e da interface utilizada. É permitido utilizar dispositivos de velocidades diferentes no mesmo barramento. Prevalecerá sempre a velocidade do menor dispositivo envolvido na comunicação. Por exemplo, se um dispositivo de 200 Mbits/s vai enviar dados a outro de 100 Mbits/s, a transmissão será feita a 100 Mbits/s. Se a seguir o mesmo dispositivo de 200 Mbits/s vai enviar dados a um dispositivo de 200 ou 400 Mbits/s, a transmissão será feita a 200 Mbits/s. Observe que as transmissões podem ser feitas entre o Host (PC) e os dispositivos, ou diretamente entre dispositivos, sem intervenção do Host – uma característica não disponível no USB. Por exemplo, uma câmera de vídeo Firewire pode enviar as imagens captadas diretamente a um VCR Firewire, ao mesmo tempo em que o Host realiza acessos a outros dispositivos. Uma banda de 5 Mbytes/s é suficiente para transmistir vídeo digital em MPEG com alta resolução (como em DVDs), utilizando apenas uma parcela do tráfego total permitido no barramento Firewire. 13-18 Hardware Total As placas de interface Firewire disponíveis hoje no mercado podem operar com máximo de 200 Mbits/s ou 400 Mbits/s. Se você quer maior flexibilidade futura, dê preferência a um modelo de 400 Mbits/s. Quanto aos dispositivos Firewire disponívels, são mais comuns os que operam a 100 e 200 Mbits/s. Os de 400 Mbits/s estão chegando ao mercado mais recentemente. Note que esses três modos são chamados de S100, S200 e S400, respectivamente. 1394a Modo S100 S200 S400 Taxas 100 Mbits/s 200 Mbits/s 400 Mbits/s A nova versão do padrão Firewire está em desenvolvimento, chamada 1394b. Será totalmente compatível com a versão atual e ainda permitirá velocidades de 800 Mbits/s, 1600 Mbits/s e 3200 Mbits/s. As distâncias máximas e as taxas dependerão do tipo de cabo utilizado. 1394b Modo S100 S200 S400 S800 S1600 S3200 UTP-5: POF: HPCF: MMF: STP: Taxas 100 Mbits/s 200 Mbits/s 400 Mbits/s 800 Mbits/s 1600 Mbits/s 3200 Mbits/s UTP-5 100 m X X X X X POF 50 m 50 m X X X X HPCF 100 m 100 m X X X X MMF X X 100 m 100 m 100 m X STP X X 4,5m 4,5m 4,5m X Cabo trançado categoria 5 Plastic Over fiber Hard Polymer Clad Fiber Multi Mode Fiber Short Twisted Pair O cabo trançado não blindado (UTP-5), muito usado em redes, permitirá operar com 100 Mbits/s a distâncias de até 100 metros. O mesmo tipo de cabo permitirá operar com taxas de 400, 800 e 1600 Mbits/s, mas apenas a distâncias de 4,5 metros. Outros cabos baseados em fibras óticas permitirão operar com distâncias máximas de 50 ou 100 metros, dependendo da taxa de transmissão. Até o momento não foram especificados os cabos para 3200 Mbits/s, já que o 1394b será inicialmente liberado em uma versão de até 1600 Mbits/s, e posteriormente sofrerá uma revisão para 3200 Mbits/s. Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-19 Suporte no Windows O Windows 98 e posteriores (já na sua versão original) bem como o Windows 2000, oferecem suporte nativo ao barramento IEEE 1394. Este suporte é mantido nas versões mais novas, como 98SE, ME e XP. Sendo assim, placas de interface Firewire podem ser instaladas sem a necessidade de drivers (pelo menos é o que ocorre com os modelos atuais). Essas placas também podem ser instaladas sob o Windows 95, mediante o uso de drivers que devem acompanhá-las. A instalação de interfaces Firewire ocorre da mesma forma que outras interfaces Plug and Play. Ao ser ligado o computador e dada partida no Windows, a interface é detectada. É feita então a instalação de drivers padrão Windows. A interface passa a constar no Gerenciador de Dispositivos. No caso de futuras interfaces IEEE 1394 que utilizem chips não suportados pelos drivers nativos do Windows, ou então em PCs equipados com o Windows 95, devemos logo após a detecção usar o botão Com Disco para instalar os drivers que o fabricante fornece. Dependendo do dispositivo que for instalado, pode ser necessário ou não o uso de programas específicos para o seu controle. Por exemplo, discos rígidos, DVD, drives de CD-ROM e gravadores de CDs são automaticamente reconhecidos pelos drivers nativos do Windows, assim como ocorre com drives ligados nas interfaces IDE. Note que no caso de gravadores de CDs, o reconhecimento automático é feito como se fossem drives de CD-ROM. Para usar as funções de gravação de CD-R e CD-RW é preciso instalar um software de gravação, como o Adaptec CD Creator. Dispositivos de alta velocidade À primeira vista o IEEE 1394 pode parecer redundante em relação ao barramento USB, já que ambos destinam-se à conexão de periféricos externos e utilizam a transmissão serial. A diferença está na velocidade. O barramento USB 1.1 opera com 12 Mbits/s (1,5 Mbytes/s). É adequado para conexão de mouse, teclado, joystick, impressora, discos removíveis (existem por exemplo versões do ZIP Drive para interface USB), caixas de som, câmeras de vídeo conferência, scanners de média resolução, câmeras digitais para fotos, modems, etc. Alguns dispositivos disponíveis com interface Firewire também são encontrados com interfaces USB. Sua taxa de 1,5 Mbytes/s a torna adequada ao uso de gravadores de CD-R e CD-RW, por exemplo. É velocidade suficiente para fazer gravações em até 8x. O USB 2.0, com sua taxa de até 480 Mbits/s, excede a velocidade do 1394a. Entretanto o USB não permite transmissões entre os periféricos, como ocorre 13-20 Hardware Total no Firewire. Em termos de velocidade, o 1394b ultrapassará o USB 2.0, oferecendo taxas de 800, 1600 e 3200 Mbits/s. Outros dispositivos necessitam de taxas de transferência ainda mais elevadas, e portanto o barramento USB 1.1 é inadequado. Tradicionalmente utilizam os barramentos mais rápidos, como IDE e SCSI. O barramento IEEE 1394 é suficientemente veloz para permitir a instalação da maioria dos dispositivos rápidos que hoje operam com os barramentos IDE e SCSI (assim como o USB 2.0). O padrão IEEE 1394b irá ultrapassar a velocidade máxima permitida por essas tradicionais interfaces rápidas. Assim como encontramos hoje, discos óticos e discos rígidos SCSI externos, encontramos também discos externos que usam a interface IEEE 1394. Sua instalação é extremamente simples. Basta conectar o dispositivo na interface através do cabo e ligá-lo. O Windows reconhece automaticamente o novo drive. É uma instalação mais fácil que a de dispositivos SCSI. Não é preciso usar terminadores nem definir endereços. A Sony é outra empresa que adotou o Firewire (a Sony utiliza para este barramento o nome i.Link) para seus dispositivos de áudio e vídeo. Hoje oferece uma boa variedade de câmeras de vídeo, gravadores de vídeo e sistemas de som, totalmente digitais, conectados através de Firewire. Apple, Compaq, Dell, NEC e Sony estão oferecendo PCs equipados com interfaces e periféricos Firewire. Apple, Gateway e Sony oferecem notebooks equipados com esta interface. A partir desses grandes fabricantes, aumentará cada vez mais o número de outros fabricantes adotando este barramento. Podemos encontrar ainda impressoras (Epson) Firewire, scanners de alta resolução, discos rígidos, gravadores de CDs, gravadores e editores de vídeo digital, TVs interativas de alta definição... Aparelhos de som da Pioneer, Kenwood, Philips e Yamaha também estão adotando o Firewire. A Kodak oferece vários modelos de câmeras digitais para fotos usando esta rápida interface. Antigos aparelhos analógicos podem ser convertidos para Firewire. É possível encontrar no mercado alguns conversores para este fim. Sinais de vídeo analógico provenientes de câmeras e VCRs, por exemplo, podem ser digitalizados e transmitidos pelo barramento Firewire. Da mesma forma, dados de som e vídeo digital que trafegam pelo Firewire podem ser convertidos para o formato analógico e enviados a equipamentos de áudio e vídeo comuns. Cabos e conectores Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-21 O barramento Firewire utiliza um conector blindado de 6 vias. Duas vias são de alimentação. As demais 4 vias formam dois pares diferenciais, sendo um para dados e um para clock. Os conectores são também de 6 vias, como vemos na figura 23. Existem ainda conectores de 4 vias, que não utilizam alimentação, apenas dados e clock. *** 35% *** Figura 13.23 Conector e cabo Firewire. A tensão de alimentação fornecida através do cabo pode variar de 8 a 40 volts, e a corrente máxima deve ser de 1,5 A. Placas de interface para PC normalmente fornecem a tensão de +12 volts. Através de conversores DC/DC, cada periférico pode obter a partir da tensão do cabo, a alimentação de que necessita. Isto pode ser suficiente para manter em funcionamento periféricos mais simples e de baixo consumo. O ideal entretanto é que cada periférico utilize sua própria alimentação. Figura 13.24 Cabo Firewire com conectores de 4 e de 6 vias. Os cabos 1394a que ligam dois dispositivos vizinhos devem ter no máximo 4,5 metros. Distâncias maiores são obtidas quando os dispositivos são ligados em cadeia. Na parte traseira de cada dispositivo existem dois conectores, que podem ser de 4 ou 6 vias, dependendo do dispositivo. A diferença é que o 13-22 Hardware Total conector de 6 vias traz alimentação, e o de 4 vias não. Um deve ser ligado ao dispositivo anterior e o outro ao dispositivo posterior, caso exista um. Não são utilizados terminadores, como ocorre no barramento SCSI. O conector da interface Firewire no PC possui 6 vias, ou seja, traz alimentação. O cabo a ser usado deverá ser 6/6 ou 6/4, dependendo do periférico ligado. Devemos ligar inicialmente os periféricos que obtém alimentação do cabo, usando apenas cabos 6/6. Depois do último dispositivo que usa alimentação do cabo, podemos utilizar os dispositivos que possuem alimentação própria, todos com cabos de 4 vias. Além de podermos ligar os dispostivos Firewire em cascata, podemos ainda utilizar hubs. Existem hubs com conectores de 4 e de 6 vias, e sua utilização é similar à dos hubs USB. A figura 25 mostra um hub Firewire de 4 portas de 6 vias, com alimentação própria. Figura 13.25 Hub Firewire. Interface Firewire Em um futuro próximo, as placas de CPU terão interfaces Firewire integradas, assim como ocorre hoje com as interfaces USB. Encontraremos interfaces Firewire integradas aos chipsets. Por enquanto isto não ocorre, e para usar este barramento é preciso utilizar placas de expansão PCI/Firewire, como a mostrada na figura 26. Essas placas são detectadas automaticamente pelo Windows (98 e superiores), que já possui drivers IEEE 1394 nativos. Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-23 Figura 13.26 Placa de interface Firewire. Conexão de dispositivos O barramento IEEE 1394 permite conectar até 63 dispositivos. Os dispositivos podem operar de forma independente, não necessariamente dependendo do controle do computador (Host). Na figura 27, uma câmera de vídeo digital está enviando imagens diretamente a uma TV digital, enquanto o som de alta fidelidade vinda de um DVD é enviado aos circuitos de som da TV digital, ao mesmo tempo em que a imagem capturada por um scanner é impressa. *** 75% *** Figura 13.27 Exemplo de conexões usando o IEEE1394. Hot Swapping Esta é uma característica também presente no barramento USB. Dispositivos podem ser conectados e desconectados sem a necessidade de reiniciar o computador. Abra a janela Meu Computador, conecte um drive Firewire (ou USB) externo e ligue-o. Depois de poucos segundos o novo drive aparecerá automaticamente na janela Meu Computador. Alguém poderá dizer “... faço isso com o teclado e o mouse há muitos anos...”. Conectar e desconectar equipamentos ligados não é coisa que se deva fazer. Os equipamentos têm grande chance de estragar com essas operações. Muitos usuários leigos já estragaram teclados, impressoras e suas interfaces devido a esta prática. Já os 13-24 Hardware Total barramentos Firewire e USB têm sua interface elétrica projetada para suportar este tipo de operação sem causar dano. Comparação entre Firewire e USB Praticamente todos os PCs novos já contam com o barramento USB, graças à presença de duas interfaces USB embutidas na maior parte dos chipsets atuais. Este caminho também será seguido pelo Firewire, que hoje normalmente necessita de uma placa de expansão, mas em um futuro muito próximo estará embutido nas placas de CPU. O barramento USB 1.1 destinase à conexão de periféricos de baixa velocidade, e o Firewire a velocidades mais elevadas. O USB 2.0 se equipara ao 1394a em termos de taxa de transferência, mas não de funcionalidade. A tabela abaixo resume as principais características desses barramentos. Número de dispositivos Hot swap Comprimento máximo do cabo entre dois dispositivos Velocidades Comunicação direta entre dispositivos 1394a 63 SIM 4,5 m 1394b 63 SIM 100 m USB 1.1 127 SIM 5m USB 2.0 127 SIM 5m 100, 200 e 400 Mbits/s 800, 1600 e 3200 Mbits/s 1,5 Mbits/s e 12 Mbits/s SIM SIM NÃO 1,5 Mbits/s, 12 Mbits/s e 480 Mbits/s NÃO Barramento ATA Não é um barramento de E/S tão versátil quanto o USB, Firewire e SCSI, no que diz respeito ao número de dispositivos que podem ser ligados. Um barramento ATA permite ligar até dois dispositivos. Podem ser discos rígidos, drives de CD-ROM, unidades de fita, gravadores de CDs, drives de DVD, discos removíveis e vários outros dispositivos. Um PC típico tem duas interfaces ATA (AT Atachment), mais conhecidas popularmente como IDE. Os dois dispositivos ligados em uma interface são designados como Master e Slave. É preciso atuar sobre seus jumpers para indicar qual deles é o Master (Device 0) e qual deles é o Slave (Device 1). A interface IDE é uma das mais simples existentes em um PC. O processador “enxerga” esta interface como um conjunto de 9 endereços de E/S. A interface IDE primária ocupa os endereços 1F0-1F7 e 3F6. A interface IDE secundária ocupa os endereços 170-177 e 376 (hexadecimal). O interessante é que os circuitos representados por esses endereços não ficam na interface, e sim no dispositivo IDE (o disco rígido, por exemplo). A figura Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-25 28 mostra esses endereços de E/S, como são “vistos” pelo processador e como realmente estão implementados no dispositivo. Figura 13.28 Uma interface IDE, vista pelo processador. Esses circuitos são chamados de registradores, e cada um dele tem 8 bits. Note que alguns registradores são usados em operações de leitura e escrita, outros são somente para leitura, outros são somente para escrita. Por exemplo, ao escrevermos um valor no endereço 1F7, estamos estamos enviando um comando para o dispositivo (leitura de setor, gravação de setor, etc.). Ao lermos este mesmo endereço 1F7, estamos verificando o status do dispositivo, ou seja, obtendo informações sobre as operações em andamento ou finalizadas. Para o BIOS ou os drivers dos dispositivos IDE fazerem seus acessos, precisam executar operações de entrada e saída (IN e OUT) sobre os endereços apropriados da sua interface. 13-26 Hardware Total Figura 13.29 Conector IDE. O barramento ATA utiliza um conector de 40 vias como o mostrado na figura 29. Desses sinais, 16 são relativos aos dados, indicados na figura como PD0-PD15. Os demais são sinais de controle, como leitura, escrita, ready, IRQ, DMA, etc. Na figura 30 vemos uma lista desses sinais. Note que vários deles são bidirecionais, outros trafegam no sentido do Host (interface) para o barramento (dispositivos), outros trafegam no sentido inverso. Figura 13.30 Sinais de um barramento ATA. Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-27 A tabela abaixo mostra a descrição dos sinais do barramento ATA. Sinal CS0-CS1 Descrição Formam junto com DA0-DA2, o endereço do registrador interno do dispositivo a ser acessado. DA0-DA2 Formam o endereço do registrador interno a ser acessado no dispositivo desejado, juntamente com CS0-CS1. DASP Indica dispositivo ativo e Slave Present. DB0-DB15 São os 16 bits de dados usados nas leituras e escritas. DIOR / HDMARDY Este pino tem tripla função. Quando operando em modo PIO (entrada /HSTROBE e saída programada), indica operação de leitura. Nas leituras em modo Ultra DMA, o dispositivo indica à interface que um dado está pronto. Nas escritas por Ultra DMA, a interface indica ao dispositivo que o dado está pronto. DIOW / STOP Tem dupla função. Ao operar no modo PIO, indica operação de escrita. No modo Ultra DMA, este sinal causa a finalização de uma transferência. IORDY / Também tem tripla função. Ao operar em modo PIO, faz com que o DDMARDY/ ciclo de leitura ou escrita seja estendido até os dados estarem prontos, DSTROBE o que equivale a uma espécie de wait state. Também faz a sincronização nas leituras e escritas em modo Ultra DMA. DMACK A interface responde à requisição de um dispositivo que quer fazer uma transferência por DMA. DMAREQ O dispositivo informa à interface que está pronto para fazer uma transferência por DMA. INTRQ O dispositivo solicita uma interrupção à interface. Na interface IDE primária, este pino está ligado diretamente em IRQ14, e na interface secundária é ligado diretamente em IRQ15. PDIAG / CBLID Este sinal é gerado pelo Device 1 (Slave) durante o processo de power on, indicando ao Device 0 (Master) que seu processo de inicialização terminou com sucesso. No padrão ATA-3 e superiores, este pino tem dupla função: serve também para identificar o tipo de cabo (40 ou 80 vias). RESET Este sinal provoca o RESET dos dispositivos ligados na interface. É conectado diretamente no RESET OUT da placa de CPU. CSEL Faz o selecionamento de Master/Slave sem necessidade de utilizar jumpers. Normalmente este recurso não é utilizado. Curiosa é a forma usada pelo endereçamento dos dispositivos Master e Slave em uma interface IDE. A própria interface não tem registradores, apenas transmite os comandos para o cabo. Tanto o Master como o Slave possuem registradores idênticos, como os mostrados na figura 28. A diferença é que o registrador DEVICE (endereço 1F6 ou 176 na interface primária e secundária) é usado para especificar se os comandos atuais dizem respeito ao Master ou ao Slave. Dos 8 bits deste registrador (bit0-bit7), o bit 4 indica se os comandos são para o Master ou para o Slave. O valor 0 seleciona o Master e o valor 1 seleciona o Slave. Quando a interface transmite um comando ou um dado, tanto o Master como o Slave o recebem, mas apenas aquele que estiver selecionado o reconhecerá. 13-28 Hardware Total Transferências em modo PIO As primeiras interfaces IDE operavam em modo PIO. Esta modalidade usa a técnica de entrada e saída programada, ou seja, realizada diretamente pelo processador. A operação de escrita é mostrada na figura 31. É feita através da instrução IN AX,1F0 (no caso da interface primária). Esta operação de entrada faz com que o Address Bus indique o endereço correto para o dispositivo selecionado e comanda um pulso de DIOR (Dato I/O Read), como mostra a figura. O dado será lido e colocado nos pinos D0-D15 da interface. Note que também podem ser realizadas operações de 8 bits, mas isto não é usual. Figura 13.31 Leitura em modo PIO. A operação de escrita é similar, e é mostrada na figura 32. É baseada na instrução OUT AX,1F0 (interface primária). O valor de 16 bits presente no registrador AX do processador é enviado para a interface, juntamente com um pulso de DIOW (Data I/O Write). Figura 13.32 Operação de escrita em modo PIO. Como os setores dos discos rígidos têm 512 bytes, essas operações devem ser executadas 256 vezes seguidas, já que cada operação envolve 2 bytes. Já os setores de um CD-ROM têm 2048 bytes, portanto a sua leitura é feita por 1024 operações seguidas. Tanto na operação de leitura como na escrita, o sinal IORDY é usado para sincronizar a velocidade do dispositivo com a velocidade do processador. Isto significa que o processador fará uma breve pausa entre a chegada ou a saída de dados consecutivos. Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-29 Os modos PIO sofreraram uma evolução ao longo dos anos 90. Na primeira versão da especificação ATA, era usado o PIO Mode 0. Depois surgiram os modos 1, 2, 3 e 4. Cada um desses modos tem um período padrão para a transferência de cada dado. O inverso do período resulta na freqüência, e multiplicando a freqüência por 2 (já que são transferidos 2 bytes por período) temos a taxa de transferência máxima teórica. A tabela que se segue mostra esses valores para os diversos modos PIO. PIO Modo Ciclo Freqüência 0 1 2 3 4 600 ns 383 ns 330 ns 180 ns 120 ns 1,66 MHz 2,6 MHz 3 MHz 5,5 MHz 8,33 MHz Taxa de transferência 3,33 MB/s 5,2 MB/s 6 MB/s 1,11 MB/s 16,6 MB/s Transferências em modo Multiword DMA Note na figura 32 que as transferências em modo PIO são comandadas pelos sinais DIOR e DIOW (Data I/O Read e Data I/O Write), que são originados em comandos IN e OUT executados pelo processador. As transferências no modo Multiword DMA utilizam o recurso Bus Mastering das interfaces IDE. Nesta modalidade, o processador não se envolve diretamente com a transferência dos dados individuais, apenas dá o comando para a interface, que fará todo o trabalho. Quando um disco rígido está programado para operar em modo Multiword DMA, os sinais DMAREQ e DMACK são utilizados para estabelecar uma conexão de DMA entre o dispositivo e a interface. Os sinais DIOR e DIOW são usados para sincronizar a transferência de cada grupo de 16 bits, a diferença é que esses sinais não serão gerados pelo processdor, e sim pela interface IDE. Figura 13.33 Leitura em Multiword DMA. A figura 33 mostra o trecho de uma operação de leitura em modo Multiword DMA. Ao receber o comando de leitura, o dispositivo ativa o sinal DMARQ (DMA Request) e a interface responderá com o sinal DMACK (DMA 13-30 Hardware Total Acknowledge). A partir daí a interface irá gerar sinais DIOR (Data I/O Read) consecutivos para que sejam feitas as leituras, em grupos de 16 bits (DD0DD15). Cada vez que o sinal DIOR faz uma transição de 0 para 1, o dispositivo enviará os dados após um tempo tE especificado. A unidade mínima de leitura é o setor de 512 bytes, portanto um comando de leitura nesta modalidade terá 256 ciclos. Na prática são transferidos múltiplos setores, o que é feito pela programação do registrador SECTOR (veja a figura 28). Ao término da transferênica, os sinals DMAREQ e DMACK são desativados (voltam ao valor 0) e a interface irá gerar uma interrupção (IRQ14 ou IRQ15) para avisar o processador que a leitura terminou. Durante a transferência por DMA, o processador fica liberado para execuatar outras tarefas. Figura 13.34 Escrita em Multiword DMA. A figura 34 mostra uma operação de escrita em Multiword DMA. É bastante similar à operação de leitura no que diz respeito ao uso de sinais e interrupções. A diferença é que neste caso, a interface envia os dados e ativa o sinal DIOW. A transição de 1 para 0 em DIOW ocorre no instante em que os dados estão prontos, sendo então recebidos pelo dispositivo. Observe que tanto na leitura como na escrita (figuras 33 e 34) em Multiword DMA, está especificado como t0, a duração do ciclo, e em cada ciclo 16 bits simultâneos são transferidos em DD0-DD15. Existem 3 modos Multiword DMA, e as diferenças estão nas durações desses ciclos. Quanto menor é a duração, mais elevada é a taxa de transferência máxima teórica, como mostra a tabela a seguir: Multiword DMA Ciclo Freqüência Modo 0 Modo 1 Modo 2 480 ns 150 ns 120 ns 2,08 MHz 6,66 MHz 8,33 MHz Taxa de transferência 4,16 MB/s 13,3 MB/s 16,6 MB/s As interfaces e dispositivos IDE antigos podiam operar em um outro modo que já caiu em desuso, o Singleword DMA. É similar ao Multiword DMA, exceto pelo fato dos sinais DMARQ e DMACK serem ativados e Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-31 desativados para cada dado transferidos. Com este protocolo perde-se mais tempo e as taxas de transferência obtidas são menores. O modo Multiword é mais eficeinte, pois não perde em cada ciclo, tempo com a ativação e desativação desses sinais. A tabela abaixo mostra as características das transferências em Singleword DMA, modos 0, 1 e 2: Singleword DMA Ciclo Freqüência Modo 0 Modo 1 Modo 2 960 ns 480 ns 240 ns 1,04 MHz 2,08 MHz 4,16 MHz Taxa de transferência 2,08 MB/s 4,16 MB/s 8,33 MB/s Dispositivos e interfaces IDE modernas não suportam mais a operação em modo Singleword DMA. Transferências em modo Ultra DMA As transferências em modos Ultra DMA são muito parecidas com as do modo Multiword DMA. A prnicipal diferença é que em cada ciclo são feitas duas transferências de dados (o que e uma espécie de DDR – Double Data Rate). A outra diferença importante é que os modos Ultra DMA operam com ciclos de menor duração, resultando em taxas de transferência maiores. Figura 13.35 Leitura em Ultra DMA. A figura 35 mostra o trecho de uma leitura em modo Ultra DMA. Neste modalidade, os sinals DMAREQ e DMACK são usados da mesma forma como no Multiword DMA, mas não estão mostrados na figura. A sincronização dos dados entre a interface e o dispositivo é feita pelo sinal DSTROBE. Este sinal é o mesmo IORDY (tem tripla função, e no modo Ultra DMA funciona como Data Strobe). É gerado pelo dispositivo para avisar a interface de que o dado a ser lido já está pronto. Note que os dados são fornecidos tanto na subida quando na descida de DSTROBE, ou seja, este modo de transferência opera com Double Data Rate – duas transferências por ciclo. Observe ainda que o sinal DSTROBE trabalha com períodos idênticos em 0 e em 1. 13-32 Hardware Total Figura 13.36 Escrita em Ultra DMA. A figura 36 mostra uma operação de escrita em modo Ultra DMA. Assim como na leitura, são feitas duas transferências por ciclo. A diferença é que desta vez a sincronização é feita pelo sinal HSTROBE (que é o sinal DIOR, gerado pela interface, mas que opera como HSTROBE no modo Ultra DMA). As transições de 0 para 1 e de 1 para 0 geradas pela interface em HSTROBE avisam ao dispositivo que o dado está pronto para ser lido (pelo dispositivo) em DD0-DD15. Podemos portanto afirmar que os modos Ultra DMA são variantes do Multiword DMA, exceto pelo fato de utilizar duas transferências por cada ciclo, sinais de sincronização diferentes (DSTROBE e HSTROBE) e operarem com ciclos de duração menor, resultando em maiores taxas de transferência. A tabela que se segue mostra as caraceterísticas dos diversos modos Ultra DMA: Ultra DMA Ciclo Freqüência Modo 0 Modo 1 Modo 2 Modo 3 Modo 4 Modo 5 4,16 MHz 6,25 MHz 8,33 MHz 11,1 MHz 16,6 MHz 25 MHz 240 ns 160 ns 120 ns 90 ns 60 ns 40 ns Taxa de transferência 16,6 MB/s 25 MB/s 33 MB/s 44,4 MB/s 66,6 MB/s 100 MB/s As versões do padrão ATAPI e os modos suportados Todos os modos PIO, Multiword DMA e Ultra DMA fazem parte dos diversos padrões ATA/ATAPI liberados ao longo dos anos. A primeira especificação foi a ATA-1, a atual é a ATA-6. A tabela abaixo mostra os modos e as especificacões ATA nas quais são suportados: Modo PIO 0 PIO 1 PIO 2 PIO 3 PIO 4 Singleword DMA 0 Taxa de transferência 3,33 MB/s 5,2 MB/s 6 MB/s 11,11 MB/s 16,6 MB/s 2,08 MB/s ATA-1 ATA-2 ATA-3 ATA-4 ATA-5 ATA-6 X X X X X X X X X X X X X X X - X X X X X - X X X X X - X X X X X - Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces Singleword DMA 1 Singleword DMA 2 Multiword DMA 0 Multiword DMA 1 Multiword DMA 2 Ultra DMA 0 Ultra DMA 1 Ultra DMA 2 Ultra DMA 3 Ultra DMA 4 Ultra DMA 5 4,16 MB/s 8,33 MB/s 4,16 MB/s 13,3 MB/s 16,6 MB/s 16,6 MB/s 25 MB/s 33 MB/s 44,4 MB/s 66,6 MB/s 100 MB/s 13-33 X X X - X X X X X - X X X - X X X X X X - X X X X X X X X - X X X X X X X X X Note alguns modos apresentam taxas de transferência iguais, apesar de terem características completamente difernetes. Por exemplo o PIO modo 4, o Multiword DMA modo 2 e o Ultra DMA modo 0 apresentam taxas iguais a 16,6 MB/s, mas são três coisas completamente diferentes. Inclusive o Mutiword DMA modo 2 cosuma ser confundido com o Ultra DMA modo 0. O PIO modo 4 e o Multiword DMA modo 2 operam com ciclos de 120 ns, e fazem uma transferência a cada ciclo. O modo PIO é operado pelo processador, e o modo Multiword DMA é operado pela interface. Já o Ultra DMA modo 0 tem ciclos e 240 ns, mas faz duas transferências a cada ciclo, e também é operado pela interface, e não pelo processador. O primeiro grande melhoramento sofrido pelo padrão ATA foi o lançamento da versão ATA/ATAPI-2. As taxas de transferência chegaram a 16,6 MB/s com o PIO modo 4 e o Multiword DMA modo 2. Entretanto a maioria das interfaces IDE da época não operava com o modo DMA, portanto a operação ficou restrida ao PIO modo 4. A especificação ATA/ATAPI-3 não introduziu novos modos, mas eliminou os modos Singleword, já que eram menos eficientes que os modos Multiword. Os modos Ultra DMA foram introduzidos na especificação ATA/ATAPI-4, inicialmente até o modo 2 (33 MB/s). Este modo também é chamado de ATA-33, Ultra IDE-33 ou Ultra DMA-33. As versões 5 e 6 do padrão ATA/ATAPI ofereciam novos modos Ultra DMA de até 66 MB/s (ATA-66) e 100 MB/s (ATA-100). Normalmente o sistema operacional, o BIOS e a interface IDE interrogam os dispositivos e determinam os modos de operação suportados, e operam com o mais rápido disponível, mas nem sempre isto ocorre. No Windows é preciso ativar a operação em DMA, através do Gerenciador de Dispositivos. Se esta configuração não for feita, os dispositivos irão operar em modo PIO. No CMOS Setup podemos indicar se desejamos ou não que sejam usados modos Ultra DMA, e ainda indicar qual o máximo modo a ser usado por 13-34 Hardware Total cada dispositivo IDE. Quando é usada a opção AUTO, o modo mais veloz é utilizado. Master e Slave Como sabemos, Master e Slave são os nomes que recebem os dois dispositivos ligados em uma interface ATA. Esses nomes são muito mal escolhidos, inclusive nas especificações ATA/ATAPI não sãi utilizados. Ao invés deles, são usados os termos Device 0 (Master) e Device 1 (Slave). O uso dos nomes Master e Slave dá uma idéia errada de que um dispositivo é controlado pelo outro. Isto não é o que ocorre. Uma interface ATA não é na verdade uma interface como as outras, e sim, um conjunto de circuitos que passam e recebem dados pelo cabo. As interfaces propriamente ditas ficam localizadas em cada dispositivo. Existem ainda uma duplicação de interfaces, ou seja, todos os circuitos existentes no Device 0 também estão no Device 1. Todos os comandos enviados pelo barramento chegam aos dois dispositivos. Antes de enviar comando, é feita a indicação do dispositivo desejado, através do Device Register (figura 28). Antes de enviar comandos, o sistema programa este registrador com 0 (Device 0) ou 1 (Device 1). Ambos os dispositivos ligados no cabo receberão este valor. A partir daí, somente o dispositivo selecionado irá responder e executar os comandos, mas mesmo o dispositivo que não está selecionado continuará interpertando os comandos recebidos, aguardando que seja selecionado. Os dois dispositivos operam exatamente da mesma forma. A única situação em que ocorre uma diferença física entre os dois é durante a inicialização, após um Reset. O dispositivo Slave informa ao Master, através do sinal PDIAG (pino 34 do cabo) se ele completou com sucesso sua inicialização. Ao receber um erro, caberá ao Master informar esta condição ao sistema. O cabo de 80 vias Para permitir o funcionamento em Ultra DMA modo 3 e superiores, é necessário utilizar um cabo flat especial, com 80 vias. Este cabo tem, além dos 40 condutores normais, mais 40 condutores alternados e ligados ao terra. Esses novos 40 condutores funcionam como uma blindagem, e evitam as distorções nos sinais que trafegam pelo cabo quando operam em freqüências muito altas. O funcionamento desta blindagem é fácil de etender. Quando dois fios são colocados lado a lado, como ocorre nos cabos flat, as tensões existentes em um fio podem ser captadas pelos fios vizinhos (este interferência é chamada de crosstalk, uma espécie de “linha cruzada”). Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-35 Detecção do tipo de cabo Quando uma interface é capaz de operar em Ultra DMA modo 3 (44 MB/s) ou superiores, é necessário que seja utilizado um cabo flat de 80 vias. Como o cabo de 80 vias utiliza também um conector com apenas 40 vias (por questões de compatibilidade), é preciso que o sistema detecte qual é o tipo de cabo utilizado. Se for um cabo de 40 vias, automaticamente a velocidade máxima permitida será a do Ultra DMA modo 2 (33 MB/s, ou ATA-33). Quando for detectado o cabo de 80 vias, os modos mais velozes estarão liberados, desde que é claro, sejam suportados pela interface e pelos dispositivos. A detecção do tipo de cabo é feita através do pino 34. Nas implementações ATA-4 e anteriores, a velocidade máxima permitida é de 33 MB/s, obtida com o cabo IDE de 40 vias. Nessas especificações o pino 34 do cabo é utilizado pelo sinal PDIAG. Este sinal é usado para que o Slave informe ao Master que seu diagnóstico foi concluído com sucesso. Esta informação não precisa ser passada para a interface, é usada apenas na comunicação entre os dispositivos. Nos cabos de 80 vias, o pino 34 no conector que é ligado à interface deve ser ligado ao terra (0 volts). Nos dois conectores, a ligação entre os pinos 34 é normal, como mostra a figura 37. Figura 13.37 Detecção de um cabo flat IDE de 80 vias. O chip ICH (Southbridbe do chipset) tem além das suas várias interfaces, bits de entrada e saída que podem ser usados para monitorar e controlar certos sinais da placa de CPU. Esses pinos são chamados de GPIO (genaral purpose I/O). Um desses bits pode ser usado para ler o valor digital existente no pino 34 de cada interface IDE. Se o valor lido for um bit zero, significa que trata-se de um cabo de 80 vias. Por isso os cabos de 80 vias normalmente possuem um conector azul, enquanto os outros dois são cinza. O conector azul é diferente dos outros dois, já que possui esta conexão do pino 34 com o terra, e deve ser ligado no conector da placa de CPU. Se este 13-36 Hardware Total cabo for ligado na posição invertida, irá funcionar quando ligamos um só dispositivo, mas se ligarmos 2, o sinal PDIAG não passará do Slave para o Master, e assim o sistema irá ignorar o Slave. O cabo IDE de 40 vias não tem esta conexão ao terra no pino 34. Quando é feita a leitura neste bit, é recebido o valor 1, já que este pino é ligado ao VCC (tensão da fonte, normalmente +5 volts) através de um resitor de 10k. Portanto quando é lido um bit 1, significa que trata-se de um cabo de 40 vias. Figura 13.38 Detecção de um cabo flat IDE de 40 vias. Interface para drive de disquetes Esta é uma das interfaces que dá menos trabalho a um técnico. Não necessita de configuração alguma e é totalmente padronizada. Todas as interfaces para drives de disquetes, assim como todos os drives de disquetes (exceto os muito antigos) são idênticos. No incício dos anos 80, os PCs usavam 5 tipos de drives de disquetes: Drive 5.25” DD (360kB) 5.25” HD (1.2 MB) 3.5” DD (720 kB) 3.5” HD (1.44 MB) 3.5” ED (2.88 MB) Disquetes suportados 5.25” DD 5.25” HD 3.5” DD 3.5” HD X X X X X X X X 3,5” ED X Os drives de disquetes de 360 kB, 1.2 MB e 720 kB tornaram-se obsoletos a partir de 1993. O drive de 2.88 MB (3.5” ED – Extra High Density) prometia ser o sucessor dos modelos de 1.44 MB, mas infelizmente isto não ocorreu por razões comerciais. Seu custo era elevado em comparação com outros meios de armazenamento mais eficientes, já disponíveis na época. De todos esses sobrou apenas o drive de 1.44 MB (3.5”, high density). Entretanto as interfaces para drives de disquetes são capazes de controlar todos os tipos de drives, exceto os de 2.88 MB. Para checar se uma interface para drives é Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-37 compatível com os drives de 2.88 MB, basta checar se esta opção aparece no Standard CMOS Setup. O drive de 2.88 MB utiliza um método especial de gravação, chamado gravação perpendicular, para dobrar a taxa de dados em comparação com a utilizada pelo modo high density. Figura 13.39 Conexões de uma interface para drives de disquetes. A figura 39 mostra as conexões internas de uma placa de CPU com a interface para drive de disquetes. Todos os sinais são gerados pelo chip Super I/O e são enviados ao conector de 34 vias, no qual é ligado o cabo flat que vai até o drive de disquetes. Note que vários pinos são ligados ao terra. São todos os pinos ímpares, portanto neste cabo flat, os sinais (pinos pares) são intercalados por blindagens, que são os pinos ímpares aterrados. Alguns sinais são ligados a uma tensão de +5 volts através de resistores de pull-up com 1 kB. Esses resistores levam seus sinais a um nível lógico 1 quando o dispositivo ligado no cabo está inativo. São os seguintes os sinais que trafegam neste cabo: Pino 2 6 8 Sinal DRVDEN0 DRVDEN1 INDEX 10 12 MTR 0 SELEC 1 Descrição Indicador de densidade Indicador de densidade Gera pulsos a cada rotação do disquete. É ligado ao sensor de índice do drive, através do qual o index hole (furo de índice) marca o início de cada trilha. Liga motor do drive 0 Seleciona drive 1 13-38 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Hardware Total SELEC 0 MTR 1 DIR Seleciona drive 0 Liga motor do drive 1 Indica a direção do movimento a ser realizado pelas cabeças de leitura e gravação (para as trilhas internas ou para as trilhas externas) STEP Faz as cabeças avançarem ou voltarem uma trilha, de acordo com a direção indicada por DIR. WDATA Envia os dados a serem gravados no disquete, em formato serial, codificado em MFM. WGATE Ativa a gravação no drive. TRACK 0 Indica se as cabeças estão posicionadas na trilha zero WPROT Indica se o disquete está protegido contra gravação. RDATA Recebe dados nas operações de leitura HEADSEL Seleciona cabeça 0 ou 1 DSKCHANGE Indica se o drive foi aberto, o que normalmente indica troca de disquete. Mesmo quando é mantido o mesmo disquete, este sinal é ativado com a abertura da tampa ou o pressionamento do botão Eject. O sistema de leitura e gravação nos drives de disquetes é extremamente simples. A figura 40 mostra de forma simplificada, uma operação de escrita. Após localizado o início de um setor, ele é identificado. Se for o setor desejado, o sinal Write Gate é ligado no início da área de dados. A seguir são transmitidos todos os bytes do setor, no formato serial, através do sinal Write Data. Depois dos dados são enviados dois bytes de CRC, usados para checagem de erros. Finalmente o sinal Write Gate é desligado. Figura 13.40 Gravação em um disquete. A operação de leitura também é simples. Consiste em buscar o setor desejado, que ao ser encontrado, terá seus dados lidos e transferidos para a memória. O CRC do setor é verificado e a interface informa ao sistema se ocorreu erro ou não. A transferência dos bytes é feita por DMA, usando o canal DMA2. Ao término das operações de leitura, escrita, formatação ou outras realizadas pelo drive, é gerada uma interrupção através da linha IRQ6. O uso do DMA2 e do IRQ6 é padrão em todas as interfaces de disquetes dos PCs. Layout das trilhas do disquete É interessante entender como é feita a gravação em um drive de disquetes, pois o processo é praticamente o mesmo empregado em outros meios Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-39 magnéticos, como discos rígidos. Também é usado com mínimas modificações nos meios óticos como os CD-ROMs. Todas as trilhas de um disquete são divididas em setores. Os setores são criados durante o processo de formatação do disquete. A figura 41 mostra o layout de uma trilha. Figura 13.41 Layout de uma trilha e de um setor. A trilha começa com uma marca de índice, que não é na verdade gravada. É marcada fisicamente no disco, através de um furo chamado index hole (furo de índice). Um sensor ótico e um LED são colocados em lados opostos do disquete, e quando o furo de índice passa entre eles, o sensor irá gerar um pulso que será transmitido pelo cabo flat. Assim a interface saberá o início da trilha. Após o índice existe uma pequena pausa de segurança, chamada GAP. A partir daí são encontrados os setores. Na figura 41 vemos também o layout de cada setor da trilha. No seu início existe um gap que o separa do setor anterior. A seguir existe um campo de identificação, composto de 4 valores: C=número do cilindro (ou trilha); H=número da cabeça; R=número do setor e N=tamanho do setor. Os tamanhos permitidos são 1, 2 e 3, que correspondem a setores de 256, 512 e 1024 bytes. Nos disquetes de PCs é padronizado o tamanho de 512 bytes por setor. Depois desses 4 valores existem dois bytes de CRC, usados para a checagem dos valores de C, H, R e N. Após o CRC existe um GAP que separa o campo de identificação do campo de dados. Este gap é necessário para que gravações na área de dados não afetem o campo de identificação. Depois dos dados existem dois bytes de CRC para checagem de erros. Quando existe erro na checagem de CRC relativo ao campo de identiricação, é retornado um código de erro que significa “setor não encontrado”. Quando existe erro na checagem do CRC da área de dados, é retornado um código de erro que significa “erro de leitura”. 13-40 Hardware Total A demarcação magnética da trilha, que cria os setores com os respectivos campos de identificação, é criada durante o processo de formatação do disquete. Note que não é qualquer modo de formatação que faz isso. O processo normal de formatação não cria os setores nas trilhas. Ele apenas apaga os diretórios e faz a leitura de todos os setores do disco, à procura de erros. Para que seja feita uma nova demarcação magnética dos setores, é preciso usar a formatação incondicional ou física. O comando de formatação do Windows só opera neste modo quando o disquete nunca foi formatado. O comando FORMAT do MS-DOS precisa ser usado com a sintaxe “FORMAT A: /U”. Movimentação das cabeças A interface de drives de disquete sempre informa qual é a trilha onde as cabeças estão posicionadas. Ao receber um comando para fazer o acesso a um setor de uma outra trilha, a interface determina por quantas trilhas precisa mover as cabeças, e em qual direção. Por exemplo, para ir da trilha 15 até a trilha 20 é preciso mover as cabeças 5 trilhas no sentido interno. O sinal DIR é ativado de acordo, e são enviados pulsos através do sinal STEP. Esses pulsos devem ter uma duração compatível com o mecanismo dos drives. A sua duração é o que chamamos de stepping rate. Ao chegar na trilha desejada, é feita uma leitura do campo de identificação de um setor qualquer, e é determinado qual é o cilindro (ou trilha) atual. Em caso de erro, ou seja, se a tilha atual não for igual à trilha desejada, é preciso executar uma operação chamada recalibrate. Consiste em mover as cabeças até a trilha zero, e mover novamente as cabeças até a trilha desejada. Ao contrário das demais trilhas, a trilha zero não é detectada pela leitura de campos de identificação, e sim pela ativação de um sensor de trilha zero, que envia este sinal de detecção para a interface. Se a operação de recalibrate não tiver sucesso, são feitas mais algumas tentativas (retries). Podemos ouvir claramente os sons emitidos pelo drive quando tentar ler um disquete com erros. São feitas operações de recalibrate sucessivas, emitindo um som característico de disquete com problemas. Sensores do drive Os drives de disquetes são dispositivos, digamos, sem inteligênica. Realmente eles não possuem processador ou controlador. Seus circuitos são extremanente sinmples, e os sinais de sua interface estão diretamente relacionados com a movimentação das cabeças e as leituras e gravações na mídia magnética. Todo o controle do drive é feito graças às informações fornecidas por 5 sensores, ligados diretamente em pinos da interface: Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces Pino 2 8 26 28 34 13-41 Sinal DRVDEN0 INDEX Descrição Indicador de densidade Gera pulsos a cada rotação do disquete. É ligado ao sensor de índice do drive, através do qual o index hole (furo de índice) marca o início de cada trilha. TRACK 0 Indica se as cabeças estão posicionadas na trilha zero WPROT Indica se o disquete está protegido contra gravação. DSKCHANGE Indica se o drive foi aberto, o que normalmente indica troca de disquete. Todos esses sensores precisam funcionar corretamente, caso contrário o drive não funcionará. A figura 42 mostra a localização dos sensores em um drive de disquetes. Figura 13.42 Sensores de um drive de disquetes. Funcionamento do cabo trançado Os drives usados nos primeiros PCs utilizavam jumpers para selecionamento. Podiam ser configurados como A ou B. Ao instalar um drive configurado como A, o seu jumper deveria ser colocado na posição “A”, e ao instalar um drive como “B”, o jumper deveria ser configurado com a opção B. No final dos anos 80 começou a ser usado um sistema muito mais prático, que é o Cable Select. Neste sistema, todos os drives são configurados como B. Um trançamento no conector da extremidade do cabo flat faz com que um drive B, ao ser ligado neste ponto, seja reconhecido pela interface como A. A figura 43 mostra as configurações usando o cabo sem inversão (antigo) e o cabo com inversão (atual). 13-42 Hardware Total Figura 13.43 Uso do cabo flat com inversão. O uso do cabo flat com inversão é muito vantajoso, já que com ele não é preciso configurar jumpers nos drives. Todos os drives são configurados na fábrica como B, e a inversão do cabo fará com que aquele ligado na extremidade passe a operar como “A”. O funcionamento desta inversão é mostrado na figura 44. Ele atua sobre os fios 10, 12, 14 e 16 do cabo, que correspondem aos sinais Motor A, Selec B, Selec A e Motor B. Figura 13.44 Funcionamento do cabo flat com inversão. Ambos os drives são configurados como B. A ligação entre a interface e o drive B (o do conector no meio do cabo) é direta, ou seja, não tem inversão. Sendo assim o drive ligado neste conector responderá a todos os comandos relacionados a B, enquanto o outro drive irá ignorá-los. A inversão no cabo faz com que os papéis de Motor A e Motor B, Selec A e Selec B sejam trocados para este drive. Quando a interface enviar comandos Motor A e Selec A, o drive do meio do cabo irá ignorá-los, enquanto a inversão fará com que o drive da extermidade do cabo responda a esses comandos. Capítulo 13 – Barramentos de E/S e interfaces 13-43 Note que existem algumas placas de CPU que suportam apenas um drive de disquetes. Nesses casos os pinos Selec B e Motor B ficam sem conexão. /////// FIM //////////////// Capítulo 14 Interfaces Vamos discutir neste capítulo uma pequena miscelânea de interfaces encontradas nos PCs: paralela, serial, IRDA, teclado e mouse. Porta paralela A porta paralela, também conhecida informalmente como interface paralela ou interface de impressora, está presente no PCs desde o início dos anos 80. A impressora é o dispositivo mais comum neste tipo de interface, mas atualmente podemos conectar outros periféricos, como scanners, câmeras digitais, Zip drives e até gravadores de CDs. Originalmente era uma interface bem simples, capaz de transmitir dados em uma única direção (ou seja, é unidirecional), com taxas entre 100 kB/s e 200 kB/s, dependendo do caso. No início dos anos 90 a porta paralela sofreu melhoramentos, passando a suportar novos modos de operação capazes de transmitir e receber dados (bidirecional), com taxas em torno de 2 MB/s. Todas as portas paralelas modernas obedecem ao padrão IEEE-1284, criado em 1994. Circuito de uma porta paralela A figura 1 mostra o circuito simplificado de uma porta paralela. As portas paralelas no PC podem assumir 3 endereços base: 278h, 378h e 3BCh. No exemplo estamos considerando o endereço 278h. A interface ocupa um grupo de endereços consecudivos de E/S, a começar pelo endereço 278h. O primeiro endereço é a porta de dados. Dados escritos neste endereço ficam travados nos registradores de saída e são enviados aos pinos Data0-Data7 do cabo que vai até a impressora. A porta seguinte (279h) é usada como Status, e serve para checar sinais de controle que a impressora envia para o computador. A outra porta (27Ah) é de saída, e também memoriza os dados 14-2 Hardware Total que nela são escritos, ou seja, são registradores. Esta porta é usada para enviar comandos para a impressora. *** 35% *** Figura 14.1 Circuito simplificado de uma porta paralela. Esta é a porta paralela padrão do PC, usada durante os anos 80, chamada de SPP (Standard Parallel Port). As portas paralelas atuais são mais avançadas e complexas, e operam em modos mais rápidos, chamados EPP e ECP. Nesses modos, a porta de dados é bidirecional e possui um circuito chamado FIFO (first in, first out), que nada mais é que uma espécie de “cache” para os dados que são transmitidos e recebidos. Os demais sinais de controle também estão presentes, mas suas funções são um pouco diferentes. A tabela a seguir mostra os sinais da porta paralela do PC. Para conectar uma impressora, é usado um cabo que possui no lado do computador, um conector DB-25, e no lado da impressora, um conector de 36 pinos, padrão “Centronics”. A tabela abaixo mostra os nomes desses sinais e a sua direção. Sinal Strobe Data Bit 0 Data Bit 1 Data Bit 2 Data Bit 3 Data Bit 4 Data Bit 5 Data Bit 6 Data Bit 7 Acknowledge Busy Paper Out Select Autofeed Error DB-25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15                Centronics 36 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 32 Capítulo 14 – Interfaces Reset Select Signal Ground Signal Ground Signal Ground Signal Ground Signal Ground Signal Ground Signal Ground Signal Ground Shield 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Shield 14-3   31 36 33 19,20 21,22 23,24 25,26 27 28,29 30,16 Shield+17 Modo SPP O modo SPP (standard parallel port, ou compatibility mode) foi o utilizado pelas interfaces paralelas e impressoras dos anos 80. As interfaces atuais são mais versáteis e velozes, mas o modo SPP continua sendo suportado. A transmissão de dados pela porta paralela envolve três sinais principais: Busy, Strobe e Ack. A operação está ilustrada na figura 2. Figura 14.2 Transmissão de um byte pela porta paralela. 1) O dado a ser enviado é colocado no registrador de dados, e aparece nas linhas Data0-Data7 da interface. 2) Agurada-se que a linha Busy esteja desativada, ou seja, indicando que a impressora não está ocupada. 3) Envia-se um pulso de Strobe, ativo em 0, e depois de um curto período (na faixa de alguns microssegundos) retorna-se esta linha ao valor 1. 4) Aguarda-se pelo recebimento do sinal ACK, indicando que o dispositivo recebeu o dado com sucesso. Portanto os sinais de Strobe (enviado pelo computador), ACK e Busy (recebidos do dispositivo) são os mais importantes envolvidos na operação da porta paralela. 14-4 Hardware Total A seqüência de eventos envolvidos em uma transmissão como a da figura 2 é o que chamamos de handshake. Trata-se de um protocolo de hardware que deve ser obedecido pelos dispositivos que seguem um determinado padrão. Existem entretanto vários outros sinais de inicialização, modo de operação e indicação de erros. A tabela que se segue descreve esses sinais: Sinal Strobe D0 – D7 ACK Busy Paper Out Select Autofeed Error Reset Select           Descrição O PC envia para a interface um pulso que indica que o dado que está no barramento D0-D7 pode ser lido. Barramento de dados. O dispositivo informa à interface que o dado foi recebido com sucesso. O dispositivo informa que ainda não está pronto para receber o próximo dado. A impressora informa que está sem papel. A impressora indica que está selecionada e on-line. Indica à impressora que deve usar um Line Feed automaticamente após cada fim de linha. A impressora indica que ocorreram erros. O PC inicializa a impressora. O PC seleciona a impressora. Vejamos a seguir como é feita a programação de uma transmissão de dados pela porta paralela no modo SPP. Usaremos o assembly de processadores x86: PRINT: PR1: PR2: PR3: OUT AL,278h IN AL,279h AND AL,80h JNZ PR1 IN AL,27Ah AND AL,7Eh OUT 27Ah,AL NOP NOP NOP OR AL,1 OUT 27Ah,AL IN AL,279H AND AL,0DFh JNZ PR2 IN AL,279h AND AL,0DFh JZ PR3 RET ; Envia para a porta de dados, o caracter a ser impresso ; Lê o status da porta ; Testa a linha de BUSY ; Aguarda até a linha BUSY ficar em 0 ; Pega os bits de controle atuais ; Faz bit de Strobe igual a zero ; Envia bit de Strobe para a impressora ; Aguarda largura mínima do pulso ; Faz novamente bit de Strobe igual a 1 ; Desativa Strobe ; Lê status ; Checa linha ACK ; Aguarda ACK ficar em 0 : Lê novamente status ; Checa linha ACK ; Aguarda ACK voltar a 1 ; FIM Esta rotina faz com que os sinais da interface paralela executem as ações mostradas na figura 2. Nos processadores antigos, o tempo de execução era relativamente grande. Durando em torno de 20s no XT, a taxa de transferência resultante era de cerca de 50 kB/s. No IBM AT, com instruções Capítulo 14 – Interfaces 14-5 mais rápidas, era obtido um desempenho melhor. Este tempo poderia ser reduzido com o uso de processadores mais velozes. O problema é que as instruções de entrada e saída (IN e OUT) no barramento ISA devem durar dois ciclos a 8 MHz, o que equivale a 0,25s. Mesmo fazendo otimizações para reduzir ao mínimo o número de instruções de E/S, a taxa obtida dificilmente fica acima de 150 kB/s. Modo Nibble O modo Nibble é uma utilização especial da porta paralela no modo SPP que permite realizar leitura de dados. O barramento de dados da porta paralela padrão é unidirecional, portanto não pode receber dados. Entretanto existem 5 linhas de status que podem ser lidas pelo processador (veja o diagrama da figura 1). No modo Nibble, a entrada ACK continua com sua utilização normal, e as demais 4 linhas são usadas para leitura de dados. Como 4 bits formam o que chamamos de nibble, este é o nome dado a este modo. Sendo apenas 4 bits é preciso fazer duas leituras para receber cada byte. Isto torna a leitura no modo Nibble/SPP duas vezes mais lenta que a escrita, que opera com 8 bits. A descrição dos sinais da interface paralela, ao operar no modo Nibble, é mostrada na tabela abaixo. Sinal SPP Nome Nibble ACK PtrClk Busy Paper Out Select Error PtrBusy AckData Req Xflag NdataAvail Autofeed HostBusy Descrição       O dispositivo informa à interface que o nibble está pronto para ser lido. Data In 3 / 7. Data In 2 / 6. Data In 1 / 5. Data In 0 / 4. A interface avisa que está pronta para receber o nibble, depois indica que terminou a recepção. Figura 14.3 Leitura de dados na porta paralela pelo modo Nibble. A figura 3 mostra a recepção de um byte no modo Nibble. Os eventos que ocorrem são os seguintes: 1) A interface coloca HostBusy em 0, indicando que está pronta para receber dados. 14-6 Hardware Total 2) O dispositivo coloca nas linhas de status (dados de entrada no modo Nibble) os 4 primeiros bits do byte a ser enviado. 3) O dispositivo coloca em 0 a linha PtrClk. Assim a interface é avisada que o primeir nibble está pronto. 4) A interface coloca HostBusy em 1, indicando que recebeu o nibble. 5) O dispositivo coloca PrtClk em 1, reconhecendo que a interface recebeu o nibble. 6) As etapas são repetidas para o segundo nibble. Um ZIP Drive ligado na porta paralela, operando no modo SPP/Nibble, apresenta as seguintes taxas de transferência, medida na prática: Operação Leitura Gravação Taxa 54 kB/s 93 kB/s Como vemos a leitura é cerca de duas vezes mais lenta que a gravação, devido ao fato de ser feita de 4 em 4 bits, enquanto a gravação é feita em grupos de 8 bits. Modo bidirecional Algumas interfaces paralelas possuem uma porta de dados bidirecional, apesar de operarem com velocidade similar à do modo SPP. Tratam-se de interfaces SPP comuns, com a simples substituição dos registradores unidirecionais que formam a porta de dados, por registradores bidirecionais. Graças a este recurso a porta pode receber dados de 8 em 8 bits, fazendo com que a leitura se dê na mesma velocidade da escrita, apesar da taxa continuar limitada à faixa de 150 kB/s. A tabela a seguir mostra o uso dos sinais da interface no modo bidirecional, também chamado de IEEE-1284 Byte mode, Extended mode e de PS/2 Mode, já que esta interface bidirecional foi criada pela IBM para seus computadores PS/2. Sinal SPP Nome Bi-Dir Strobe HostClk D0 – D7 D0 – D7 ACK PtrClk Descrição    O PC envia para a interface um pulso que indica que o dado foi recebido. Barramento de dados, bidirecional. O dispositivo informa à interface que o dado está no barramento e pode ser lido. Capítulo 14 – Interfaces Busy PtrBusy Autofeed HostBusy Error DataAvail    14-7 O dispositivo informa que ainda não está pronto para enviar o próximo dado. A interface indica à impressora que ainda não pode receber dados. O dispositivo indica à interface que o dado está disponível para leitura. A figura 4 mostra o recebimento de dados por uma interface paralela operando no modo bidirecional. Figura 14.4 Leitura no modo bidirecional. 1) A interface deve enviar um 0 pela linha HostBusy, indicando que está apta a receber dados. 2) O dispositivo envia o dado por D0-D7. 3) O dispositivo indica que o dado está pronto para ser lido, enviando um bit 0 em PtrClk. 4) A interface coloca a linha HostBusy em 1, indicando que não pode receber um segundo dado agora, e indicando ao dispositivo que o dado está recebido. 5) O dispositivo desativa a linha PtrClk, indicando o fim da transmissão do byte. 6) A interface envia um pulso em HostClk, finalizando o ciclo. Modo EPP O modo EPP (Enhanced Parallel Port) foi criado no início dos anos 90 por um comitê formado por diversas empresas. Tem a característica de ser totalmente compatível com o modo SPP e operar com taxas de transferência mais elevadas, chegando a 2 MB/s. A lentidão do modo SPP é resultado principalmente do uso de diversas instruções de E/S (IN, OUT) no 14-8 Hardware Total barramento ISA. Cada uma dessas instruções dura 0,25s, o que é necessário pelo padrão ISA. Como são usadas várias dessas instruções para enviar um dado por uma interface SPP, a taxa de transferência não pode ser muito elevada. A implementação da interface EPP é baseada no uso de uma porta de dados inteligente, que gera sozinha todos os sinais de uma porta paralela padrão, implementando todo o handshake em uma única instrução. No modo SPP é preciso utilizar várias instruções IN e OUT que consomem muito tempo pelo fato de estarem atreladas ao padrão ISA, por questões de compatibilidade. No modo EPP é usada uma única instrução OUT na porta de dados EPP. Esta instrução pode ser de 8, 16 ou 32 bits, portanto pode comandar o envio de 1, 2 ou 4 bytes. A porta EPP encarrega-se de dividir o dado recebido do processador em grupos de 8 bits e transmiti-los em seqüência para o dispositivo. Os circuitos ligados a esta porta irão gerar sozinhos o sinal Strobe e aguardar pelas respostas do dispositivo, vinda pelos sinais Busy e ACK. Ao ser usada uma impressora ou outro dispositivo compatível com o padrão EPP, é obtida uma taxa de transferência da ordem de 2 MB/s. Ao ligarmos em uma porta paralela EPP, um dispositivo paralelo comum (SPP), o funcionamente se dará sem problemas, já que os sinais do EPP são idênticos aos do SPP. No caso, um dispositivo lento fará a porta EPP esperar através do sinal Busy, o que resultará em uma temporização típica de dispositivos SPP. Sinal SPP Sinal EPP Strobe Write D0 – D7 ACK D0 – D7 INTR Busy WAIT Select Select Autofeed DATASTB INIT Reset        Descrição Indica que a interface está realizando uma operação de escrita, transmitindo um dado para o dispositivo. Deve permanecer em nível 1 para as operações de leitura. Barramento de dados bidirecional. Usado para o dispositivo gerar uma interrupção. Usado para o dispositivo controlar o fluxo de dados vindo da interface, de forma compatível com a sua velocidade. O ciclo só termina quando esta linha volta a 0. A impressora indica que está selecionada e on-line. A interface indica que está realizando uma transferência, que pode ser uma leitura ou escrita, de acordo com o sinal Write. Com esta linha a interface reseta o dispositivo. Capítulo 14 – Interfaces 14-9 Figura 14.5 Transmissão no modo EPP. O potocolo de transmissão no modo EPP é o seguinte (figura 5). 1) É executada uma escrita na porta EPP, através de uma instrução OUT. 2) O sinal Write é enviado ao dispositivo pela interface, juntamente com os dados. 3) O sinal DataStrobe é ativado, indicando para a interface que o dado está presente. 4) O dispositivo ativa o sinal Wait para indicar que está recebendo o dado. 5) A interface desativa o sinal DataStrobe. 6) Termina o ciclo de escrita. 7) A interface desativa o sinal Wait quando estiver pronta para receber outro dado. Dispositivos SPP (como impressoras antigas) podem ser ligadas em portas paralelas EPP, graças à compatibilidade entre os sinais. A figura 6 compara as formas de onda de transferências SPP e EPP. Como podemos ver, as formas de onda têm funções semelhantes, garantindo a compatiblidade total. A chave desta compatibilidade é o sinal Busy (chamado de Wait no modo EPP), que faz com que a interface aguarde quando o dispositivo ligado é lento. 14-10 Hardware Total Figura 14.6 Transferências em SPP e EPP. Uma porta paralela SPP utiliza 3 endereços de E/S (Data, Status e Control). Já uma porta EPP utiliza 8 endereços consecutivos. As faixas permitidas são 278-27F e 378-37F. O endereço 3BC não pode ser usado por uma porta EPP, pois só dispõe de 4 bytes consecutivos: 3BC, 3BD, 3BE e 3BF. O byte seguinte, 3C0, é reservado para a placa de vídeo, portanto não pode ser usado por uma porta EPP. O mapa completo de endereços de uma porta EPP é o seguinte: Endereço BASE+0 BASE+1 BASE+2 BASE+3 BASE+4 BASE+5 BASE+6 BASE+7 Descrição Porta de dados no modo SPP Porta de Status Porta de Controle Porta de endereço – permite endereçar os dispositivos EPP ligados à porta, bem como acessar os registradores internos desses dispositivos. Dado EPP – bits 0 a 7 Dado EPP – bits 8 a 15 Dado EPP – bits 16 a 23 Dado EPP – bits 24 a 31 Quando o driver de uma interface EPP determina que um dispositivo só pode operar no modo SPP, as operações de dados serão feitas pela porta de endereço BASE+0 (BASE pode ser 278h ou 378h). Quando determina que o dispositivo pode operar em modo EPP, faz operações de E/S a partir da porta de endereço BASE+4 (27Ch ou 37Ch). Instruções de E/S de 16 bits usarão automaticamente as portas de endereços BASE+4 e BASE+5, e instruções de E/S de 32 bits usarão as portas de endereços BASE+4 a BASE+7. Modo ECP Capítulo 14 – Interfaces 14-11 O modo ECP (Extended Capability Port) é também suportado pelas interfaces e dispositivos modernos. Apresenta desempenho sensivelmente melhor que o EPP. Eis suas principais características:      Portas de dados com bufferes (FIFO) de entrada e saída Operação por DMA ou E/S programada Permite endereçar até 127 dispositivos Oferece taxas de transeferência da ordem de 2 a 4 MB/s Realiza compressão de dados O FIFO é um buffer de dados (First In, First Out) que serve para que o processador não espere pela interface. Ao realizar uma instrução OUT, por exemplo, o dado não vai diretamente para o dispositivo ligado na interface. Este byte é imediatamente colocado em uma fila de bytes, e o processador é liberado. A interface é encarregada de enviar os bytes para o dispositivo, obedecendo a ordem de chegada. O tamanho desta fila pode variar de acordo com o chip Super I/O usado, mas normalmente encontramos versões de 8, 16 e 32 bytes. Figura 14.7 FIFOs de entrada e saída em uma porta ECP. Os bytes enviados para a porta de dados da interface ECP vão diretamente para o final da fila do FIFO de saída. Essa transmissão de dados pode ser feita por DMA ou por E/S programada. No recebimento de dados, estes vão para o FIFO de saída, podendo então ser lidos pelo processador, também por DMA ou por E/S programada. O fluxo de dados nesses dois FIFOs é comandado por interrupções. Apesar da porta ECP fazer transferências de apenas 8 bits de cada vez (a porta EPP pode operar com 8, 16 e 32 bits), o uso de FIFOs compensa esta limitação. Os dados que são transmitidos e recebidos por uma interface ECP podem ser codificados pelo método RLE (Run Lenght Encoding). Por exemlo, para enviar para uma impressora, 30 bytes com o valor 00, basta enviar 00, seguindo de um comando indicador de comprimento 30. Assim são enviados apenas 2 bytes, ao invés de 30. Os bytes enviados para o dispositivo representam dados e comandos. Existem dois tipos de comandos: RLE e número de dispositivo. No byte de 14-12 Hardware Total comando, um bit é usado para diferenciar entre RLE e dispositivo. Os 7 bits seguintes especificam o número RLE (número de vezes que um byte vai ser repetir) ou um identificador de dispositivo, que pode ser de 1 a 127. Usando o método RLE é obtida uma compressão de dados de até 64:1. Esta compressão extrema é obtida quando é preciso transmitir 128 bytes iguais (situação comum em impressoras e scanners, quando onde as imagens têm muitos trechos repetitivos), e são transmitidos apenas 2 (valor e número de bytes). A tabela abaixo mostra o uso dos sinais da interface paralela quando operando no modo ECP. Sinal SPP Strobe D0 – D7 ACK Busy Paper Out Select Autofeed Sinal EPP HostClk D0 – D7 PeriphClk PeriphAck AckReverse 1284Active HostAck Error PeriphRequest Reset ReverseRequest Select Xflag Descrição           Usado para indicar transferênicas da interface para o dispositivo. Barramento de dados, bidirecional. Usado pelo dispostivo para sincronizar a transferência para a interface. O periférico sincroniza o recebimento de dados. O periférico reconhece uma requisição de leitura. A interface indica que está operando em modo IEEE-1284. A interface indica se está transmitindo um comando ou um dado. O periférico indica que tem dado pronto para transmitir para a interface. A interface pede para reverter a direção para entrada de dados. Usado na identificação dos modos suportados pelo periférico, na fase de inicialização. As transferências no modo ECP envolvem dados e comandos. O comando, como explicado, pode ser um número de bytes a ser usado no código RLE, ou então um identificador de dispositivo (1 a 127). O sinal HostAck é usado para indicar se o valor transmitido é um comando (HostAck=0) ou um dado (HostAck=1). O sinal HostClk funciona como strobe, e serve para a interface indicar ao dispositovo que tem um dado disponível para ser lido. A linha PeriphAck é usada para o dispositivo responder à interface que recebeu o dado. Na figura 8, o valor DATA1 é um dado, e DATA2 é um comando, conforme indicado pelo sinal HostAck. Figura 14.8 Transferência de dados no modo ECP. Note que a linha PeriphAck é na verdade o sinal Busy, enquanto HostClk é o sinal Strobe. Isso faz com que o handshake do modo ECP seja similar ao Capítulo 14 – Interfaces 14-13 do modo SPP. Por isso antigos dispositivos SPP podem funcionar no modo ECP. As interfaces ECP utilizam duas faixas de endereços de E/S. O endereço base pode ser 278h, 378h ou 3BCh. Entretanto, as interfaces paralelas atuais também precisam operar no modo EPP, que não permite o endereço, 3BCh, portanto os endereços permitidos ficam restritos às bases 278h e 378h. Endereço BASE+0 BASE+1 BASE+2 BASE+400 BASE+401 BASE+402 Descrição Porta de dados no modo SPP Porta de Status no modo SPP Porta de Controle no modo SPP FIFO Porta de configuração ECP Porta de controle ECP Quando uma porta ECP utiliza o endereço base 278h, utiliza as faixas 278h27Ah e 678h-67Ah. Ao usar o endereço base 378h, as faixas são 378h-37Ah e 778h-77Ah. Como as portas atuais precisam ser capazes de operar nos modos EPP e ECP, as faixas ficam ampliadas para: Base 278h: 278h-27Fh e 678h-67Ah Base 378h: 378h-37Fh e 778h-77Ah O padrão IEEE-1284 Modo SPP, modo bidirecional, modo EPP, modo ECP. Vários padrões para interfaces e dispositivos resultavam em sérios problemas de compatibilidade. Apeasar dos modos EPP e ECP permitirem o uso de dispositivos SPP, não existe compatibilidade de sinais entre EPP e ECP. Para resolver esses problemas, o IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) criou um comitê para organizar todos esses “padrões” em um só. A união de todos eles deu origem ao padrão IEEE-1284. Todas as interfaces paralelas usadas nos PCs produzidos nos últimos anos (a partir de 1995) são compatíveis com este padrão e podem ser utilizadas com qualquer dispositivo paralelo. Durante a inicialização, o driver interroga todos os dispositivos ligados à porta paralela e determina os modos suportados por cada um deles. A partir daí passa a se comunicar com cada um deles, de acordo com o máximo modo suportado. No CMOS Setup podemos escolher o modo a ser utilizado pela porta paralela: SPP, EPP ou ECP. Ao escolhermos o modo SPP, o Windows usará um driver padrão SPP e usará este modo para se comunicar com os dispositivos ligados na porta paralela. Se escolhermos no CMOS Setup os 14-14 Hardware Total modos EPP ou ECP, o Windows usará o seu driver ECP, que é compatível também com os padrões EPP e SPP. Ligação em daisy chain Um dispositivo compatível com o padrão IEEE-1284, ao ser interrogado, fornece uma string de identificação. A partir desta identificação, o driver atribui um número para o dispositivo. Desta forma são enviados comandos específicos para cada um dos dispositivos ligados em uma interface, que podem estar conectados em cascata (daisy chain). Figura 14.9 Ligação de dispositivos em cascata. No padrão IEEE-1284, cada interface pode ser conectada a até 5 dispositivos, sendo 4 deles do tipo multiporta e um não multiporta. Os dispositivos multiporta possuem dois conectores, muitas vezes indicados como “Host” e “Printer”. Na verdade o indicado como Host não é ligado necessariamente no computador, mas em outro dispositivo que esteja conectado de forma mais próxima ao PC. No conector indicado como “Printer” podemos ligar dispositivos posteriores da cadeia. A comunicação entre os periféricos e a interface é feita pelo protocolo CPP (Command Packet Protocol). O número de dispositivos pode ser ainda maior se utilizarmos multiplexadores. Cada multiplexador possui uma conexão indicada como Host, e 4 “saídas”. Cada uma dessas “saídas” se comporta como uma outra porta paralela. A ligação de vários dispositivos na mesma porta paralela é possível graças ao sistema de endereçamento e identificação de dispositivos. Tanto os modos EPP como ECP têm comandos de identificação e endereçamento. Para selecionar um dispostivo, basta enviar pela porta paralela, um comando de endereço. A partir daí apenas o dispositivo endereçado ficará selecionado, e os demais ficarão inativos, até que seja usado um outro comando de endereçamento. Cada dispositivo multiporta tem circuitso especiais que transmitem os sinais de controle e status de si próprios (caso estejam Capítulo 14 – Interfaces 14-15 selecionados) ou simplesmente os retransmitem para o próximo dispositivo, caso não estejam selecionados. Figura 14.10 Diagrama interno de um dispositivo multiporta. A figura 10 mostra o diagrama interno de um dispositivo multiporta. Existem dois conectores, um para fazer o encadeamento na direção da interface (Host Port – muitas vezes indicado apenas como Host ou PC), e outro para fazer o encadeamento no sentido oposto (Pass Through Port – muitas vezes indicado como Printer). Um circuito detector de endereço (recebe os comandos de endereçamento que chegam da interface) indica se o dispostivo está selecionado ou não. Quando o dispositivo está selecionado, ativa dois multiplexadores que fazem o seguinte: a) Enviam seus próprios sinais de status na direção do Host b) Desativam o envio de sinais de controle para os dispositivos seguintes da cadeia. Quando um dispostivo não está selecionado, limita-se a apenas passar a diante os sinais de status e controle, ignorando os comandos recebidos. O último elemento da cadeia pode ser um dispositivo não multiporta, já que não precisará passar comandos e status adiante. Este último dispositivo receberá os controles e dados que são passados adiante pelos demais dispositivos. Seus sinais de status também serão passados adiante na direção do host. Portanto para todos os efeitos, quando um dispositivo está selecionado, tudo se passa como se fosse o único dispositivo fisicamente ligado à interface. Note que para esse esquema funcionar é preciso que todos os dispositivos estejam ligados. 14-16 Hardware Total Cabos IEEE-1284 e conectores O uso de um cabo inadequado pode trazer grandes dores de cabeça ao usuário, pelos diversos problemas que a impressora pode apresentar. Os três tipos de cabo que encontramos no comércio são:    Cabo paralelo comum Cabo paralelo “bidirecional” Cabo IEEE 1284 O cabo paralelo comum, o mais simples e barato de todos, é uma simplificação daquele utilizado pela IBM nos seus primeiros PCs. Possui em uma extremidade um conector DB-25 macho e na outra um conector Centronics de 36 pinos. Dos 25 fios utilizados, 17 são sinais digitais usados na comunicação entre a impressora e o PC, e 8 deles são fios de terra. O cabo original da IBM possuía 8 fios de terra independentes. Este tipo de ligação exige o uso de um cabo de 26 fios (o número de fios é sempre par nos cabos produzidos pela indústria). Muitos fabricantes, visando tornar o cabo mais barato, passaram a utilizar cabos mais finos, com apenas 18 fios. Desses, 17 são os sinais digitais e um deles é o terra. A ligação de todos os terras usando um único fio não traz problema para impressoras comuns, mas pode ser problemático para as impressoras mais sofisticadas. O cabo paralelo conhecido como “bidirecional” nada mais é que um cabo idêntico ao original usado nos primeiros PCs, com 8 terras independentes. Cada um desses terras é trançado com um sinal digital correspondente. Este trançamento reduz a distorção dos sinais digitais ao longo do cabo, permitindo assim a transmissão de dados em velocidades mais elevadas. Ainda assim este não é o cabo de melhor qualidade. O mais avançado cabo de impressora paralelo é o chamado IEEE 1284. Este cabo tem características elétricas que permitem a transmissão de dados em altas velocidades. Além de alguns sinais serem trançados com fios de terra independentes, o cabo possui uma blindagem dupla que o torna ainda mais imune a distorções e interferências. Capítulo 14 – Interfaces 14-17 Figura 14.11 Seção de um cabo IEEE 1284. Na figura 11 vemos uma seção deste cabo. Note que os 8 bits de dados ficam dispostos em uma camada interna, separada da camada externa por uma blindagem. Desta forma os bits de dados não sofrem interferência elétrica provocada pelos demais sinais digitais do cabo. Cada um desses sinais por sua vez são trançados com fios de terra, o que reduz a interferência mútua entre eles. Este tipo de cabo é o indicado para comunicação nos modos EPP e ECP. Cabos paralelos comuns (um só fio terra) e cabos “bidirecionais” (8 terras independentes) podem transferir dados nos modos EPP e ECP, porém com baixa confiabilidade. A distorção e a interferência que ocorre nos seus sinais digitais tem grande chance de causar erros que resultam no mau funcionamento da impressora e de outros dispositivos paralelos. Realmente o melhor tipo de cabo para as impressoras modernas é o IEEE 1284. Muitas impressoras e dispositivos paralelos já são fornecidoa com este cabo, mas em outros casos o usuário precisa comprá-lo separadamente. O problema é que a maioria das lojas só oferece o cabo paralelo comum e o bidirecional. Uma solução para o problema é tentar utilizar o cabo bidirecional, que tem chances de suportar transmissões nos modos EPP e ECP. Caso esses modos apresentem problemas podemos reconfigurar a porta paralela para operar no modo SPP. A taxa de transmissão será reduzida, e mesmo os cabos mais simples poderão funcionar. Resumindo então: Use o cabo que acompanha a sua impressora, provavelmente IEEE 1284, e configure a sua porta paralela para o modo ECP. 14-18 Hardware Total Se sua impressora não é acompanhada de cabo próprio, compre um cabo IEEE 1284 e configure sua porta paralela para o modo ECP. Se você não encontrar um cabo IEEE 1284, compre um cabo paralelo “bidirecional”, encontrado com facilidade nas revendas de informática. Deixe sua porta paralela configurada no modo ECP. Se a impressora apresentar problemas com o cabo bidirecional, reconfigure a sua porta paralela para operar no modo SPP. A impressora passará a utilizar este modo, e o cabo paralelo bidirecional (e também o comum) suportará a taxa de transmissão. *** 75% *** Figura 14.12 Conectores das interfaces e dispositivos paralelos. A figura 12 mostra os três tipos de conectores usados nas interfaces e dispostivos paralelos. Os indicados como “receptáculos” são os conectores existentes nos dispositivos e na interface, e os indicados como “plugs” são os existentes nos cabos. São três os conectores: Tipo A – Conector DB-25 fêmea, encontrado nas interfaces dos PCs Tipo B – Conector de 36 pinos, padrão Centronics, o mais usado nos dispositivos paralelos Tipo C – Conector miniatura de 36 pinos (mini-Centronics), recomendado para projetos novos. O cabo tipo AB (DB-25 / Centronics-36) é o mais comum, mas além dele existem ainda modelos AA, AC, BC e CC. Os cabos são produzidos com 4 medidas padronizadas: 1,80, 3, 6 e 9 metros. Capítulo 14 – Interfaces 14-19 *** 35% *** Figura 14.13 Conectores tipos A, B e C. Configurando a porta paralela As portas paralelas dos PCs podem ser configuradas no CMOS Setup para operar de quatro modos diferentes: SPP - Standard Parallel Port (Nibble ou Compatible) EPP - Enhanced Parallel Port ECP - Extended Capabilities Port Bidirecional A figura 14 mostra o Gerenciador de Dispositivos, no qual vemos na seção Portas, o item Porta de impressora (LPT1). A outra configuração possível é Porta de impressora ECP. Note que uma porta ECP pode operar nos modos ECP, EPP, Bidirecional ou SPP, dependendo do modelo de impressora e dos demais dispositivos paralelos instalados. O driver da impressora identifica os modos suportados e configura a porta ECP para o modo de transferência adequado. Figura 14.14 A porta de impressora declarada no Gerenciador de Dispositivos. Digamos que nossa intenção seja mudar a configuração da porta paralela. Podemos configurá-la como ECP para obter o melhor desempenho possível (é claro, se o cabo permitir e a impressora for capaz de operar neste modo), ou como SPP para resolver problemas de comunicação, incompatibilidade e 14-20 Hardware Total falhas gerais na impressão. A primeira coisa a fazer para alterar o modo de funcionamento da impressora é selecioná-la no Gerenciador de Dispositivos (figura 14) e usar o botão Remover. Devemos agora reiniciar o computador para ter acesso ao CMOS Setup, onde vamos alterar o modo da porta paralela. Figura 14.15 Indicando no CMOS Setup o modo de funcionamento da porta paralela. No CMOS Setup encontramos uma seção chamada Integrated Peripherals, ou Peripheral Configuration, ou similar. Encontrarmos então o item Parallel Port Mode. As opções apresentadas são SPP (ou Standard, ou Nibble ou Compatible), Bidirectional, EPP e ECP. A figura 15 mostra um exemplo de CMOS Setup no qual fazemos esta configuração. Da próxima vez que o Windows for reiniciado, a porta paralela será detectada, já no modo programado pelo CMOS Setup. Se esta detecção não ocorrer, podemos fazer a instalação manualmente pelo comando Adicionar Novo Hardware do Painel de Controle. Entrará em ação o Assistente para adicionar novo hardware. É fácil definir manualmente a porta de impressora. Marcamos no quadro do assistente a opção Não e clicamos em Avançar. A seguir será apresentada uma lista de tipos de hardware. Marcamos o item Portas (COM e LPT). Capítulo 14 – Interfaces 14-21 Figura 14.16 Indicando o tipo de porta paralela. Será apresentado então o quadro da figura 16. Selecionamos na lista da esquerda o item Tipos de porta padrão. Na lista da direita selecionamos: Porta de impressora: Porta de impressora ECP: para operação no modo SPP para operação no modo ECP Depois disso a porta de impressora passará a constar no Gerenciador de Dispositivos da forma como programamos. Podemos agora fazer a instalação da impressora e de outros dispositivos paralelos. Instalando uma segunda porta paralela Muitas vezes pode ser conveniente instalar uma segunda porta paralela em um PC, que ficaria então com duas portas, LPT1 e LPT2. No caso dos PCs modernos, a porta paralela original é aquela localizada na placa mãe. A segunda porta paralela está localizada em uma placa de expansão, em geral uma do tipo IDEPLUS (figura 17). Você pode fazer este tipo de instalação casao tenha uma placa IDEPLUS disponível, bem como um slot apropriado, livre na placa de CPU. 14-22 Hardware Total Figura 14.17 Uma placa IDEPLUS ISA. A placa IDEPLUS foi muito utilizada nos PCs entre 1991 e 1994. Atualmente caiu em desuso, mas ainda é a forma mais simples para adicionar novas portas seriais e paralelas a um PC. Mesmo tendo caído em desuso, ainda podemos encontrar placas IDEPLUS à venda no mercado de peças de segunda mão e em sucatas. Uma placa IDEPLUS possui duas interfaces seriais, uma interface paralela, uma interface para drives de disquetes, uma interface IDE e uma interface para joystick. Como queremos apenas adicionar uma segunda porta paralela ao PC, devemos deixar todas as interfaces da placa IDEPLUS desabilitadas, exceto a porta paralela. Esta desabilitação é feita através dos seus jumpers, e seguindo as instruções do seu manual. Como no caso de placas antigas, normalmente não possuímos o manual, termos que descobrir experimentalmente qual é a função de cada jumper. Para fazer este jogo de adivinhação, desabilite inicialmente as interfaces serial, paralela, de drives e IDE, existentes na placa de CPU. Ligue o computador usando a placa IDEPLUS, mas não conecte dispositivos IDE, ligue apenas o drive de disquetes. A tela de abertura após o boot indicará a configuração do computador, mostrando as interfaces seriais, paralela, de disquetes e IDE, existentes no computador. Atue sobre os jumpers da placa IDEPLUS, tentando desabilitar as interfaces. Na tela de configuração mostrada no início do boot podemos verificar quando as interfaces seriais são removidas. Ao remover a interface de drive de disquetes, o boot não será mais feito, anote então o jumper relativo a esta interface, para desabilitá-la por último. Fazendo um boot com um disquete e usando um programa de Capítulo 14 – Interfaces 14-23 diagnóstico (use por exemplo, o IOVIEW), podemos monitorar a existência de interfaces nos endereços: 200-207: Interface de joystick 1F0-1F7: Interface IDE primária 170-177: Interface IDE secundária 3F8-3FF, 2F8-2FF, 3E8-3EF, 2E8-2EF: Usados pelas interfaces seriais 278-27F, 378-37F, 3BC-3BF: Usados pela porta paralela Quando todas essas áreas forem indicadas com “FF” no mapa de E/S, significa que as portas estão desabilitadas. Procure também identificar quais são os jumpers que atuam sobre o endereço da porta paralela. Habilite agora a porta paralela da placa IDEPLUS e desabilite a interface de drives. A partir daí a placa IDEPLUS terá apenas a porta paralela habilitada. Pode agora habilitar novamente as interfaces existentes na placa de CPU e realizar um boot normal no PC. É preciso também configurar as portas paralelas, tanto da placa IDEPLUS como da placa de CPU, para que não entrem em conflito. Os endereços que uma porta paralela podem utilizar são 278, 378 e 3BC. Em geral podemos escolher entre um deles através do CMOS Setup, definindo então o endereço da porta paralela existente na placa de CPU. Na placa IDEPLUS, a escolha é feita por jumpers. Em geral as configurações possíveis são: Endereço 378, IRQ7 Endereço 278, IRQ5 Endereço 3BC, IRQ7 Podemos por exemplo configurar a porta paralela da placa de CPU como 378/IRQ7 e a da placa IDEPLUS como 278/IRQ5. Note que a numeração LPT1/LPT2/LPT3 não possui uma correspondência fixa entre os endereços das portas paralelas. Se um PC possui apenas uma porta paralela, esta será a LPT1, não importa o seu endereço. Se um PC possui duas ou mais portas paralelas, a numeração é dada a partir do maior endereço. Por exemplo, se uma porta tem endereço 378 e outra tem o endereço 278, seus nomes serão respectivamente LPT1 e LPT2. Se a porta 378 for desabilitada, a porta de endereço 278 passará a ser LPT1. Uma vez tendo ambas as portas paralelas configuradas, ambas serão indicadas no quadro de configuração exibido durante o boot (figura 18). Observe a indicação: 14-24 Hardware Total Parallel Port (s) : 378, 278 Figura 14.18 Este PC está com 2 portas paralelas instaladas. Depois de declarar a nova porta paralela no CMOS Setup, precisamos fazer a mesma coisa no Windows. Para isto usamos o comando Adicionar Novo Hardware no Painel de Controle. Usamos a configuração manual, e marcamos na lista de dispositivos de hardware, “Portas COM/LPT”. Na lista de marcas e modelos marcamos as opções “Tipos de porta padrão” e “Porta de impressora”. Note que não podemos usar a opção ECP, já que essas antigas placas IDEPLUS são restritas ao modo SPP. Terminada a instalação, a segunda porta paralela passará a constar no Gerenciador de Dispositivos (figura 19). Figura 14.19 A nova porta paralela já consta no Gerenciador de Dispositivos. Capítulo 14 – Interfaces 14-25 Será preciso também clicar sobre a nova porta paralela no Gerenciador de Dispositivos, usar a guia Recursos e definir seus endereços de E/S e IRQ. Curiosa é a utilização de interrupções pelas portas paralelas sob o Windows. Uma porta paralela padrão (SPP), quando conectada a uma impressora, pode operar sem usar interrupções. Isso é vantajoso, já que assim teremos mais uma IRQ livre para ser usada em outras instalações. Figura 14.20 Configurando a porta paralela SPP para operar sem IRQ. Para fazer a nova porta paralela operar sem usar IRQ, aplique-lhe um clique duplo no Gerenciador de Dispostivos e selecione a guia Recursos (figura 20). Desmarque o quadro “Usar configurações automáticas” e no campo “Config baseada em”, escolha uma configuração básica que não use IRQ, como mostra a figura. Porta serial Os PCs possuem portas seriais assíncronas (UARTs) no padrão RS-232. Note que este é um tipo particular de porta serial. Existem vários outros tipos de portas seriais, portanto falemos rapidamente sobre eles. Os vários padrões seriais Ao contrário da transmissão paralela, que transmite um grupo de bits simultaneamente, cada um por seu próprio fio, a transmissão serial utiliza um único fio de dados para transmitir um bit de cada vez. Podemos ter 14-26 Hardware Total transmissões síncronas e assíncronas. Nas transmissões síncronas, o último bit de um dado é imediatamente seguido pelo primeiro bit do dado posterior. É preciso que o transmissor e o receptor estejam perfeitamente sincronizados para operarem no modo síncrono. Entre blocos de dados consecutivos, são realizados procedimentos de sincronização. Na transmissão síncrona também podem ser utilizados sinais de clock, a melhor forma de sincronizar o transmissor com o receptor. A transmissão assíncrona não requer procedimentos especiais para sincronização. A cada dado transmitido (normalmente cada dado é um byte), são adicionados bits de sincronização e deteção de erros, chamados de start bit, paridade (opcional) e stop bit. O chip capaz de transmitir e receber dados seriais no modo síncrono é chamado USART (Universal Synchronous-Assyncrhonous Receiver and Transmitter). Este chip receber um dado do processador (até 8 bits) e o envia na forma serial. Também recebe dados seriais e os monta em grupos de até 8 bits, para então enviá-los ao processador. Uma USART também é capaz de operar no modo assíncrono. Quando o PC foi lançado, a USART mais utilizada era a 8251, fabricada pela Intel. O chip capaz de transmitir e receber dados no formato assíncrono é chamado de UART (Universal Assyncrhonous Receiver and Transmitter). Realiza a mesma função da USART, porém não opera no modo síncrono. No tempo em que o PC foi criado, foi escohida a UART INS8250, produzida pela National Semiconductor. Muitas vezes é feita confusão entre os termos “interface serial” e “interface RS-232”. O padrão RS-232 especifica um conector de 25 pinos (DB-25) para conexão com dispositivos seriais. Também especifica uma versão reduzida, com 9 pinos. São os conectores DB-9 e DB-25 usados pelas portas seriais dos PCs. O padrão RS-232 também especifica o uso de níveis de tensão para representar os valores 0 e 1. Tipicamente são usados os valores de +12 e –12 volts para representar os bits 0 e 1, entretanto tais valores não são obrigatórios. Podem ser usados valores em uma ampla faixa, entre 6 e 15 volts. Existem outros padrões para o nível físico de uma interface serial, como o RS-422 e o RS-485, que especificam velocidades e tensões diferentes, entretanto não são usados nas interfaces seriais dos PCs. Portanto as interfaces seriais utilizadas nos PCs são restritas a uma pequena fração do universo das portas seriais. São interfaces do tipo UART (ou seja, Capítulo 14 – Interfaces 14-27 operam apenas no modo assíncrono) e com meio físico seguindo o padrão RS-232. Formato dos dados transmitidos Uma UART transmite dados de acordo com o diagrama mostrado na figura 21. Quando está em repouso, a UART fornece uma tensão correspondente ao bit 1. A seguir é enviado um bit 0, o que indica ao receptor que será enviado um dado. Portanto a transição de 1 para 0 indica o início da transmissão. Este primeiro bit 0, que é sempre enviado no início da transmissão de cada dado, é chamado de start bit. A segiur o dado é transmitido, um bit de cada vez. Podem ser transmitidos 5, 6, 7 ou 8 bits, dependendo de como a UART está programada. Terminados os bits de dados, é enviado um bit opcional de paridade, e por último, um bit finalizador chamado de stop bit, que tem sempre o valor 1. Imediatamente após o stop bit, pode ser enviado o start bit do dado seguinte. Figura 14.21 Transmissão em uma UART. Na figura 21 são indicados os bits que estão sendo transmitidos, começando com o Start bit. A seguir são enviados os bits 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1 e 0, seguindos dos bits 1 de paridade e 1 de stop bit. Os bits de dados são sempre transmitidos na ondem inversa, começando pelo menos significativo e terminando com o mais significativo, portanto o dado transmitido na figura 21 é 01001101, o mesmo que 4D em hexadecimal. O bit de paridade é opcional, e quando utilizado pode formar paridade par ou ímpar. No exemplo da figura 21, está sendo utilizada a paridade ímpar, ou seja, o bit de paridade é determinado de forma que o número total de bits, considerando dado e paridade, seja sempre ímpar. Após o bit de paridade temos o stop bit, que é sempre 1, e depois do qual já pode ser iniciada a transmissão do próximo dado. As interfaces seriais são capazes de operar com vários formatos de transmissão. O número de bits pode ser 5, 6, 7 ou 8. A paridade pode ser par, ímpar ou nenhuma (O, E ou N). O número de stop bits pode ser 1, 1.5 ou 2. Esses três parâmetros definem o formato da transmissão, por exemplo, 14-28 Hardware Total 7N2, 8E2, 8E1, etc. O primeiro valor é o número de bits, o segundo indica a paridade, e o terceiro indica o número de stop bits. Para que a comunicação seja feita de forma correta, ambos os dispositivos devem utilizar o mesmo padrão. Os chips 1488 e 1489 Os dados transmitidos pela UART assumem valores digitais representados por tensões no padrão TTL, com o bit 0 representado por uma tensão baixa, em torno de 0,2 volts, e o bit 1 representado por uma tensão mais elevada, na faixa de 2,4 a 3,5 volts. Esses níveis de tensão não são apropriados para trafegarem ao longo de um cabo, devido à alta sensibilidade a ruídos. Os dados enviados pela UART passam antes por um circuito chamado line driver. A função deste circuito é transformar os bits 0 e 1 em tensões na faixa de +12 volts e –12 volts (lembre-se que podem ser usados outros valores, entre 6 e 15 volts). Os line drivers mais utilizados são os chips 1488 ou 75188, ou equivalentes. Da mesma forma, os dados recebidos através do cabo passam por um circuito chamado de line receiver, que converte as tensões de +12 e –12 volts do padrão RS-232 para níveis de tensão TTL, compatíveis com os utilizados pela UART. Os line receivers mais utilizados são os chips 1489, 75189 ou equivalentes. A figura 42 mostra formas de onda reais, medidas com um osciloscópio digital. No gráfico superior temos a tensão na linha, usando tensões de +10 e –10 volts. No gráfico inferior temos os níveis TTL correspondentes, medidos nos pinos da UART, onde as tensões variam entre 0 e 3 volts. Note neste gráfico que o bit 0 no gráfico inferior resulta na tensão de +10 volts no gráfico superior, e o bit 1 no gráfico inferior corresponde à tensão de –10 volts no gráfico superior. Os pontos indicados como “1” e “2” à esquerda do gráfico são os níveis de terra (0 volts). Capítulo 14 – Interfaces 14-29 Figura 14.22 Tensões medidas em uma UART e na linha. As figuras 23 e 24 mostram os circuitos dos chips 1488 e 1489. Cada um deles possui 4 portas. As figuras mostram a constituição interna de cada porta. Toda interface serial é acompanhada desses chips ou equivalentes. Inclusive quando ocorre algum problema elétrico, são esses os chips que “queimam”, protegendo assim a UART, que é muito mais cara. Nas placas antigas o 1488 e o 1489 eram instalados em soquetes, o que tornava fácil a sua substituição em caso de queima. Atualmente esses chips são soldados diretamente nas placas, e são do tipo SMD de reduzido tamanho, o que dificulta muito e chega a inviabilizar uma eventual substituição. Figura 14.23 Line driver 1488. 14-30 Hardware Total Figura 14.24 Line Receiver 1489. As UARTs 8250, 16450 e 16550 Os primeiros PCs utilizavam para suas interfaces seriais, a UART 8250, da National. Essas UARTs ficavam em placas de expansão ISA de 8 bits. No início eram placas contendo apenas duas interfaces seriais. Depois surgiram as placas Multi I/O, contendo duas interfaces seriais, uma interface paralela um relógio permanente (essa placas eram usadas no XT), interface para drives de disquetes e em alguns casos, uma expansão de memória. Já na era dos ATs, encontrávamos as placas conhecidas informalmente como IOSA, nas quais existiam duas portas seriais, uma porta paralela e uma interface de jogos. Mais tarde as portas paralelas eram encontradas na placa IDEPLUS, e finalmente em meados dos anos 90, passaram a ser integradas na placa de CPU. Ao mesmo tempo em que as UARTs eram produzidas em diferentes placas, sofreram uma evolução. No início eram usados os chips 8250, que deram lugar ao 16450 e finalmente ao 16550. Atualmente as UARTs fazem parte do chip conhecido como Super I/O, mas seus circuitos são inteiramente compatíveis com o 16550. O 8250 podia operar com uma velocidade máxima de 19.200 bits por segundo e era adequado ao barramento do XT, que operava com cerca de 5 MHz. O 16450 era um chip mais veloz. Além de ser compatível com o barramento do AT, de 8 MHz, atigia velocidades mais elevadas, chegando a 38.400 bits por segundo. O chip 16550 é ainda mais avançado. Possui circuitos FIFO de entrada e saída, cada um deles com 16 bytes. Graças ao FIFO, o processador ficava menos sobrecarregado nas comunicações seriais, já que a cada interrupção podia enviar ou receber vários bytes. Atinge velocidades de até 115.200 bits por segundo. Essas UARTs foram produzidas com encapsulamento DIP de 40 pinos, mas deram lugar a outros encapsulamentos mais compactos, como o PLCC e o SQFP. Capítulo 14 – Interfaces 14-31 Figura 14.25 UARTs usadas nos PCs. A tabela que se segue resume as principais características dessas três UARTs: UART 8250 16450 16550 Taxa 19.200 bps 38.400 bps 115.200 bps FIFO 16 bytes Outras UARTs mais avançadas foram criadas, como a 16650, 16750 e 16850. Essas UARTs são compatíveis com a 16550, têm FIFOs maiores (por exemplo, a 16750 tem FIFOs de 64 bytes) e suportam taxas de transmissão mais elevadas, chegando em torno de 1 Mbit/s. Os chips Super I/O modernos também possuem UARTs compatíveis com a 16550, mas muitos possuem FIFOs maiores e suportam taxas de transmissão mais elevadas. Uma outra UART comum é a 16552. No seu interior existem duas UARTs compatíveis com a 16550. Baud Rate Esta é uma característica muito importante das comunicações seriais. Muitos a confundem com taxa de transferência, não é a mesma coisa. O baud rate é uma medida com dimensão de bits/segundo, mas não representa exatamente o número de bits de dados transmistidos a cada segundo pela interface. Sua unidade é o baud, e seu valor é o inverso do período de transmissão de 1 bit. Por exemplo, se tomarmos um baud rate de 4.800 bauds, significa que cada bit é transmitido em um tempo de: 1 s / 4800 = 0,00020833 s Ou seja, 208,33s. É errado obter a taxa de transferência de uma porta serial fazendo a divisão do baud rate por 8. Por exemplo, 4800 bauds não é o mesmo que 4800 bits por segundo, nem é o mesmo que 600 bytes por segundo. 14-32 Hardware Total Figura 14.26 Tempo total de transmissão de um byte. Considere que na figura 26 o baud rate é 4800 bauds. A largura de cada bit é portanto 208,33s. Nesta comunicação, cada byte está utilizando ao todo 11 bits, sendo 8 de dados, 1 start bit, 1 bit de paridade e 1 stop bit. O tempo total gasto com cada byte é de 11 x 208,33s, ou seja, 2.281,66s. Dividindo 1 segundo por este valor, chegamos ao número de bytes transmitidos por segundo, ou seja, 436 bytes por segundo. Como vemos, é errado dividir o baud rate por 8 para obter a taxa de transferência. Um método aceitável é dividir o baud rate pelo número total de bits. Temos portanto 4800/11 = 436. Se a comunicação for feita com 8 bits, sem paridade e 1 stop bit, termos um total de 10 bits, portanto a taxa de transferência será de 4800 / 10 = 480 bytes por segundo. É errado usar a unidade bps (bits por segundo) nas comunicações seriais, tanto é que os fabricantes das UARTs sempre especificam as velocidades em bauds. Ocorre que o público informata já está acostumado a usar de forma errada, o termo bps ao invés de baud. O próprio Windows utiliza a unidade bps ao invés do baud nas configurações das portas serial. Este erro é portanto tolerado no meio técnico, da mesma forma como muitos fazem confusão entre 1 MB e 1 milhão de bytes. O baud rate de uma UART é gerado a partir da freqüência de um cristal externo e de um divisor interno. O divisor pode ser programado com qualquer número inteiro, de 1 até o seu valor máximo. Sendo assim é possível operar com um grande número de valores para o baud rate. Entretanto não são usados na prática, valores quaisquer. Dispositivos seriais operam apenas com alguns valores padronizados de baud rate, como: 50 75 110 * 150 300 * 600 1200 * 2400 * 4800 * 7200 9600 * 14400 19200 * 28800 33600 38400 * 57600 * 115200 * 230400 * 460800 * 921600 * Capítulo 14 – Interfaces 14-33 OBS: Os valores indicados com (*) são os empregados pelo Windows. Cabos e conectores Interfaces seriais utilizam conectores de 9 ou 25 pinos (DB-9 e DB-25). No computador, o conector é do tipo macho, e no cabo são usados conectores fêmea. Tome cuidado pois existem cabos seriais de vários tipos. Os cabos de extensão, nos quais cada pino de um conector é ligado ao pino correspondente no outro conector, são os mais usados. Esses cabos podem ser do tipo fêmea-macho ou fêmea-fêmea. Seu comprimento máximo permitido, de acordo com o padrão RS-232, é de 15 a 20 metros. Figura 14.27 Cabo serial e conectores. Existem cabos que possuem conexões internas próprias para fazer ligação direta entre dois micros (null modem), cabos conversores de 9 para 25 pinos, e assim por diante. Normalmente esses cabos são curtos, porém o padrão RS-232 permite cabos mais longos, chegando até 20 metros. Você encontrará portanto os seguintes tipos de cabos seriais:     Direto (straight) Null modem Laplink Cabos para impressoras seriais Cada um desses cabos é encontrado nas versões DB9-DB9, DB9-DB25 e DB25-DB25. A grande variedade de tipos de cabos seriais é conseqüência de existirem inúmeras formas de conectar dispositivos através de interfaces 14-34 Hardware Total seriais. O tipo padrão de cabo é o direto, no qual existem ligações diretas pino a pino (ex: 1-1, 2-2, 3-3, 4-4, etc.). Esses cabos podem ser usados como extensões ou então para ligar a interface serial a um modem externo. Os cabos chamados de null modem servem para ligar dois computadores pelas interfaces seriais, sem utilizar modems. O funcionamento desses cabos consiste em fazer cada um dos computadores a ele ligados, “pensar” que existe realmente um modem ligado, o que pode ser feito de várias formas. Por exemplo, os sinais RTS (Request to Send – requisição para transmitir) e CTS (Clear to Send, ou permitido transmitir) são usados como um protocolo de hardware para controlar o fluxo de dados entre a interface e um modem externo. Existem várias formas de fazer a interface “pensar” que existe um modem pronto para receber. Uma delas é ligar o pino RTS no pino CTS da interface receptora, e vice-versa. Outra forma é ligar entre si os sinais CTS e RTS em ambos os conectores do cabo. A figura 28 mostra os diagramas de dois cabos “null modem” com conectores DB9. Figura 14.28 Dois tipos de cabos “null modem” usando conectores DB9. Os pinos RTS e CTS formam um protocolo de hardware que é executado automaticamente pelas UARTs, sem intervenção do processador. Antes de transmitir um dado, a UART checa por conta própria, a linha CTS, e só envia o dado quando esta linha está ativa. Já a linha RTS estará ativa quando uma UART estiver pronta para receber dados. O mesmo dipo de protocolo pode ser implementado pelas linhas DTR e DSR (Data Terminal Ready e Data Set Ready). A diferença é que esses sinais são controlados por software pelo processador, que pode ativar o DTR e checar o DSR através de instruções IN e OUT. O método utilizado depende do programa de comunicação. Portanto cada programa de comunicação utiliza um cabo null modem apropriado. Um dos padrões de null modem é o chamado “cabo Laplink”. É o padrão mais usado por programas de comunicação entre dois PCs. Era o cabo utilizado pelo famoso programa LapLink para conexão entre dois PCs, daí vem o seu nome. Este mesmo padrão de cabo foi também adotado pela Microsoft para os programas Interlink/Interserver (comunicação de PCs no MS-DOS 6) e pela Conexão direta via cabo (DCC – Direct Cable Connection), introduzida no Windows 95. Este tipo de cabo tornou-se tão popular que muitos confundem os termos “cabo de null-modem” e “cabo de Capítulo 14 – Interfaces 14-35 Laplink”. Se a sua intenção é ligar dois PCs através da porta serial para comunicação de dados, usando o software DCD do Windows, compre um cabo “Laplink serial”, encontrado no comércio com este nome, ou chamado de “null modem”. Escolha o cabo com o tipo de conector adequado ao seu caso. Note entretanto que a comunicação pela interface paralela é mais veloz, portanto dê preferência ao uso da DCC por cabo Laplink paralelo. Se sua intenção é ligar a interface serial a um modem, você deverá comprar um cabo “straight” (direto), também conhecido como “cabo serial para modem”. A situação fica difícil se sua intenção é ligar uma impressora serial no PC. O problema aqui é que os cabos seriais de impressora não são padronizados, ou seja, cada fabricante adota uma pinagem diferente. Será preciso consultar o manual da sua impressora para checar a pinagem correta, ou então utilizar um cabo serial que seja fornecido com a própria impressora. Endereços e IRQs Uma porta serial 8250 e compatíveis, usadas nos PCs, utilizam uma linha de IRQ e 8 endereços de E/S. Os endereços e IRQs padronizados para essas portas são: Porta COM1 COM2 COM3 COM4 Endereços 3F8-3FF 2F8-2FF 3E8-3EF 2E8-2EF Interrupção IRQ4 IRQ3 IRQ4 IRQ3 Note que apesar de serem permitidos 4 endereços de E/S, não existem linhas de IRQ exclusivas para a COM3 e a COM4. Elas devem compartilhar as interrupções que eram destinadas à COM1 e à COM2, que são a IRQ4 e a IRQ3, respectivamente. As linhas de IRQ dessas interfaces seriais deveriam utilizar um tipo de circuito chamado open collector (coletor aberto). 14-36 Hardware Total Figura 14.29 Funcionamento do compartilhamento de interrupções das portas seriais. O funcionamento do compartilhamento de interrupções das portas seriais é mostrado na figura 29. Neste exemplo, a COM1 e a COM2, localizadas em placas de expansão, estão ambas ligadas ao pino do barramento ISA relativo ao IRQ4. Os circuitos das portas serias devem ter suas saídas do tipo open collector (coletor aberto). A característica dessas saídas é que, ao gerarem um bit 1, não têm fornecimento de corrente. O valor da tensão relativa ao bit 1 é obtido através de um resitor que deve ligar a saída da porta lógica à alimentação Vcc. Portas de coletor aberto podem ser ligadas em paralelo através de um único resitor, como mostra a figura. O sinal de ambas é ligado na linha IRQ4, ativada em nível 0. Quando ocorre uma interrupção IRQ4, caberá à rotina de atendimento, interrogar ambas as interfaces seriais que usam esta IRQ, através da leitura do seu status. Assim apenas a interface que realmente gerou a interrupção terá seu dado lido (ou no caso de transmissões, terá dados transmitidos). Se as duas interfaces gerarem interrupção ao mesmo tempo, ambas serão atendidas. O processo de compartilhamento de interrupções infelizmente não pode ser utilizado na prática, pois os fabricantes de hardware e de software não seguiram à risca as especificações da IBM. Não usavam portas de coletor aberto nas suas interfaces, e as rotinas de atendimento (os drivers) nem sempre interrogam as duas interfaces. Na prática as interfaces seriais devem utilizar interrupções exclusivas, sem compartilhamento. Para que as quatro portas seriais possam ser utilizadas, é preciso remanejar as interrupções utilizadas. Durante os anos 80 e até meados dos anos 90, isto era feito através de jumpers nas placas que possuíam portas seriais. A partir de meados dos anos 90 este remanejamento passou a ser feito através do CMOS Capítulo 14 – Interfaces 14-37 Setup ou do Gerenciador de Dispositivos do Windows. Note entretanto que nem sempre existe a flexibilidade de escolha de outras IRQs além da 3 e da 4. Um exemplo em que isso pode ser feito é nas interfaces seriais existentes em modems. É perfeitamente possível configurar uma dessas interfaces seriais como, por exemplo, COM3 e usando uma IRQ como 5, 7 ou 9, desde que esteja disponível. Placas multiseriais Há muitos anos existem também placas multiseriais, dotadas de várias interfaces seriais. As multiseriais mais comuns possuem 4, 8 e 16 portas seriais. É possível instalar várias dessas placas, e através de drivers apropriados, são reconhecidas como COM1, COM2, ... COM8, ..., COM16, e assim por diante. As interrupções usadas pelos drivers dessas interfaces são compartilhadas. Placas multiseriais são usadas em provedores de acesso à Internet, possibilitando a ligação de um grande número de modems externos. Figura 14.30 Placa multiserial com 16 portas. Existem placas multiseriais baseadas no barramento ISA, porém as mais modernas usam o barramento PCI. Essas placas utilizam conectores na sua parte traseira com um elevado número de pinos, nos quais são ligados cabos que as acompanham, como mostra a figura 31. Nesses cabos conectamos os modems. 14-38 Hardware Total Figura 14.31 Placa multiserial com 8 portas, acompanhada dos cabos. Comunicação por luz infravermelha Este é um modo de comunicação que não utiliza fios, e sim, feixes de luz infravermelha. É o mesmo tipo de comunicação usada pelo controle remoto de aparelhos de TV, som, etc. Os padrões de comunicação são regidos ela IRDA – Infrared Data Association. É uma organização formada por mais de 100 fabricantes com o objetivo de estabelecer padrões visando a compatibilidade entre todos esses produtos. Tais comunicações recaem em 3 padrões: IRDA Data: Usado na transmissão de dados em alta velocidade, envolvendo transferência de arquivos, sons, imagens, etc. IRDA Control (ou IrBus): Usado na comunicação com dispositivos de controle, como teclado, mouse e joystick. Legacy Remote Control: É uma miscelânea de métodos utilizados por dispositivos de controle remoto que não seguiam padrões IRDA. Aos poucos novos produtos estão migrando para o padrão IRDA Control. IRDA Data Este protocolo é usado na comunicação entre dois PCs para transferência de dados, bem como dispositivos que transmitem grandes quantidades de informação. Possibilita por exemplo, a comunicação entre um PCs e Notebooks e Handhelds (PCs de mão), impressoras, scanners, câmeras digitais e quaisquer dispositivos que mantenham um elevado tráfego de dados. A especificação antiga, a IRDA 1.0 permitia taxas de até 115.200 bits Capítulo 14 – Interfaces 14-39 por segundo, a mesma velocidade da maioria das portas seriais. A nova especificação IRDA 1.1 permite velocidades de até 4.000.000 bits/s. O transmissor e o receptor devem estar separados por uma distância máxima que varia de 1 a 2 metros, e com ângulo de visão de até 30 graus. Figura 14.32 Ângulos entre os dois dispositivos que se comunicam. A figura 31 mostra o acoplamento ótico entre dois dispositivos que se comunicam por luz infravermelha. Para cada dispositivo existe um eixo ótico, que é uma linha imaginária, perperndicular à superfície onde estão montados o sensor e o transmissor. Unindo os dois dispositivos, temos ângulos formados entre esta linha e os eixos óticos dos dois dispositivos. Na figura 46, esses ângulos são  e . O padrão IRDA Data requer que cada um desses dois ângulos sejam menores que 30. Os pacotes de dados são finalizados por um CRC de 16 bits para as velocidades até 1.152.000 bps e de 32 bits com a taxa de 4.000.000 bps. A tabela abaixo resume as taxas de transferência do padrão IRDA Data 1.1. 2.400 bps 9.600 bps 19.200 bps 38.400 bps 57.600 bps 115.200 bps 576.000 bps 1.152.000 bps 4.000.000 bps IRDA Control A especificação IRDA Control, também conhecida como IrBus ou IRDA CIR (Control IR), é usada para periféricos de controle que não necessitam de taxas de transferência elevadas, como teclado, mouse e joystick, e aparelhos de controle remoto em geral. No computador, o ângulo de abertura permitido é de até 50. Nos disposistivos o ângulo varia de 15 a 40, dependendo do dispositivo. Um ângulo de abertura pequeno no 14-40 Hardware Total dispositivo significa que devemos apontá-lo para o computador. Já o computador deve aceitar um ângulo de abertura maior, graças a um sistema de lentes. Isto significa que os dispositivos não precisam necessariamente estar príximos ao eixo ótico do sensor do computador. A taxa de transmissão no padrão IRDA Control é de 75k bps. Porta serial COM2 e IRDA Praticamente todos os PCs atuais possuem uma porta IRDA. Note que este tipo de porta opera de forma muito similar a uma porta serial. Através do CMOS Setup podemos configurar a porta COM2 para operar no modo normal ou no modo IRDA. Feita esta configuração, devemos instalar um transceptor infravermelho, que é uma pequena placa ligada a um cabo. Este dispositivo é instalado na parte frontal do gabinete, possibilitando a comunicação com dispositivos no padrão IRDA. Infelizmente a maioria das placas de CPU, apesar de terem esta conexão, não são acompanhadas do módulo infravermelho, que é opcional. Interface de teclado e mouse Durante muito tempo a interface serial foi a mais utilizada para conexão do PC com um mouse. Este tipo de conexão tem algo de muito semelhante em relação à interface de teclado: ambas transmitem dados no formato serial. É correto portanto afirmar que o teclado do PC é um dispositivo serial, apesar de não ser ligado a uma UART. Nos computadores da linha PS/2, a IBM criou uma segunda interface similar à utilizada pelo mouse. Esta interface passou a ser chamada de “interface para mouse PS/2”. O método de comunicação é inteiramente similar ao do teclado, inclusive os atuais chips controladores de teclado existentes nas placas de CPU também são controladores do mouse PS/2. O chip 8042 Desde o lançamento do IBM PC AT, a interface de teclado era formada por um chip 8042. Este chip é um microcontrolador, ou seja, um microprocessador com sua própria memória ROM interna, RAM e circuitos de E/S. Em muitas placas de CPU este chip possui uma etiqueta com a indicação “Keyboard BIOS”. Nas placas de CPU modernas, a interface de teclado (compatível com o 8042) é incorporada ao Super I/O. A figura 33 mostra o diagrama de blocos de uma interface de teclado, contida em um chip Super I/O. Capítulo 14 – Interfaces 14-41 Figura 14.33 Diagrama da interface de teclado e mouse. O centro da interface de mouse é o processador de 8 bits, compatível com o 8042, que executa o programa de comunicação com o teclado e o mouse, localizado na ROM de 8kB. Através de um barramento interno de 8 bits, tem acesso a 256 bytes de RAM. Faz a comunicação com o processador da placa de CPU através do barramento de dados, e também a comunicação com o teclado e com ou mouse através dos sinais KBCLK, KBDAT, MCLK e MDAT. Possui ainda 8 bits de entrada e saída para outros tipos e controle, não necessariamente relacionados com o teclado e o mouse. Formato da transmissão de dados A figura 34 mostra o formato da comunicação feita entre o PC e o teclado, e também entre o PC e o mouse PS/2. A comunicação é bidirecional, ou seja, além de receber informações do teclado e do mouse, a interface pode transmitir comandos de configuração. Na situação de repouso, os sinais de clock e dados ficam com o valor binário 1. O clock começa a operar enviando 11 pulsos, enquanto a linha de dados transmite 11 bits: start bit, 9 bits de dados, um bit de paridade e 1 stop bit, ou seja, é um formato similar ao utilizado pelas interfaces seriais. A diferença básica é que nesta transmissão é enviado um sinal de clock, ou seja, trata-se de uma transmissão síncrona. 14-42 Hardware Total Figura 14.34 Dados do mouse ou teclado PS/2. Os sinais das interfaces A figura 35 mostra o diagrama dos sinais da interface de teclado e mouse. As linhas KDAT e KCLK são os dados e clocks do teclado, e as linhas MDAT e MCLK são os dados e clock do mouse. Note que esses quatro sinais são bidirecionais, permitindo a comunicação nos dois sentidos. Os sinais KIRQ e MIRQ são usados para gerar as interrupções do teclado e do mouse, e devem ser ligados respectivamente aos pinos IRQ1 e IRQ12 do controlador de interrupções. *** 35% *** Figura 14.35 Interface de teclado e mouse. O sinal Gate A20 é usado para habilitar o funcionamento da área da memória chamad HMA (High Memory Area), como explicaremos mais adiante. O teclado tem ainda a linha KBRST (Keyboard Reset). Nos XTx, este sinal era efetivamente enviado para o teclado, através do pino 3 do conector DIN. Este comando fazia o processador interno do teclado realizar um Reset. Nos teclados padrão AT (usados pelos PCs atuais) não existe o sinal de Reset. Ao invés disso, foi adicionado um comando de Reset, que o PC envia para o teclado. Esta alteração foi possível graças ao fato da interface de teclado ter se tornado bidirecional. O antigo sinal KBDRST é usado agora para resetar o processador da placa de CPU, e não mais o teclado. Capítulo 14 – Interfaces 14-43 Figura 14.36 Esquema de intefaces de teclado e mouse PS/2. A figura 36 mostra o diagrama as interfaces de teclado e mouse. Como sabemos, as placas de CPU ATX utilizam dois conectores padrão PS/2 (miniDIN). Na figura vemos as conexões existentes em cada um deles. Para o teclado temos KDAT, KCLK, +5V e terra. Para o mouse temos MDAT, MCLK, +5V e terra. Circuito interno de um teclado A figura 37 mostra o circuito interno de um teclado. Todos os teclados para PCs são baseados no chip 8049, que também é um microcontrolador, assim como o 8042 usado como interface de teclado, na placa de CPU. A diferença é que enquanto o 8042 da placa de CPU foi incorporado aos chipsets modernos, o 8049, originalmente produzido pela Intel, continua sendo produzido por diversos outros fabricantes, em versões compatíveis. 14-44 Hardware Total *** 100% *** Figura 14.37 Esquema de um teclado. O 8049 possui diversos sinais de saída, C0-C17, e sinais de entrada R0-R7. Esses sinais são usados para formar uma matriz de 144 posições. Em cada cruzamento de um sinal R com um sinal C, temos uma tecla. A partir de uma varredura seqüencial feita nos sinais C, acompanhada de leituras nos sinais R, é possível detectar quais teclas estão pressionadas. O código da tecla é enviado ao PC pelas linhas DATA e CLK. Note que o chip também comanda os leds existentes no teclado: Caps Lock, Num Lock e Scroll Lock. Circuito interno de um mouse A figura 38 mostra o esquema interno de um mouse. Todo o trabalho é feito por um único chip que detecta os movimentos nos eixos X e Y, bem como o pressionamento dos botões. A comunicação com o PC é feita pelos sinais CLK e DATA. Vemos também no esquema as ligações com o terra (GND) e +5 volts, fornecidos através do cabo da interface. Figura 14.38 Esquema de um mouse. O mouse tem dois sensores de movimento, X e Y. Cada um deles é formado por um disco com pequenas fendas radiais, dois emissores e dois sensores óticos. De acordo com os sinais recebidos pelos dois sensores, é possível Capítulo 14 – Interfaces 14-45 determinar a velocidade e o sentido da rotação. Desta forma o mouse pode determinar os movimentos X e Y a serem enviados para o PC. Note que também existem três entradas que são ligadas aos botões. Figura 14.39 Roda dentada e sensores óticos. A figura 39 mostra uma das rodas dentadas que são ligadas aos roletes do mouse. Note que existem dois sensores óticos diametralmente opostos (X1 e X2 para uma roda, Y1 e Y2 para a outra). O grande truque é que os dois sensores não são exatamente opostos. Quando um deles está totalmente exposto, o outro está parcialmente exposto. Conforme a roda gira, os sensores captam ondas retangulares, e a posição relativa dessas duas ondas indica o sentido do movimento, como mostra a figura 40. Figura 14.40 Detectando movimentos para a esquerda e para a direita. 14-46 Hardware Total Outra roda similar é usada para o eixo Y, detectando movimentos para cima e para baixo. Dados do teclado Nos teclados muito antigos, anteriores à era dos PCs e mesmo os não tão antigos, mas usados em terminais alfanuméricos, cada tecla pressionada resulta na transmissão do código ASCII da tecla. Por exemplo, a letra “A” maiúscula produz o código 41h, “B” produz 42h, e assim por diante. Os teclados usados nos PCs operam de outra forma. Quando pressionamos uma tecla, é enviado não o seu código ASCII, mas uma outro código criado pela IBM especificamente para os teclados dos PCs. São chamados SCAN CODES. Muitas teclas têm códigos formados por um único byte, enquanto outras têm códigos formados por 2 o mais bytes. O interessante é que existem dois códigos enviados para cada tecla: um quando a tecla é pressionada e outro quando a tecla é liberada. Portanto quando uma tecla é pressionada é enviado um código (Make) e outro quando é liberada (Break). A figura 41 mostra os códigos de algumas teclas. Figura 14.41 Scan codes. Dados do mouse Cada vez que fazemos um movimento com o mouse, é enviado um conjunto de dados para o PC, chamado report. O formato deste report depende do modo no qual o mouse está operando. No modo PS/2 são enviados 3 bytes, como descritos na figura 42. O primeiro byte têm codificadas em seus bits, informações sobre o pressionamento de botões e parte das informações sobre Capítulo 14 – Interfaces 14-47 as coordenadas X e Y. Os dois bytes seguintes enviam as coordenadas X e Y. Figura 14.42 Report em um mouse PS/2. No modo Microsoft, o report tem 4 grupos de 7 bits. O primeiro grupo envia o status dos botões direito e esquerdo, bem como parte dos bits das coordenadas X e Y. Os dois grupos seguintes enviam o restante dos bits das coordenadas X e Y. O quarto grupo envia apenas o status do botão central do mouse. No caso de modelos com scroll, este quarto grupo também envia informações relativas ao eixo Z, que é o botão de scroll. Figura 14.43 Report em um mouse Microsoft. Note que os modos PS/2 e Microsoft são incompatíveis. Certos chips de controle de mouse operam apenas no modo Microsoft, outros apenas no modo PS/2, outros em ambos os modos. Da mesma forma, certos modelos aceitam apenas a interface padrão PS/2, outros são ligados na interface serial, e outros possuem conector mini-DIN (PS/2) mas podem ser ligados em um conector serial DB9, através de um adaptador. Para que isto seja possível é necessário que os circuitos do mouse estejam aptos a utilizar os dois tipos de interface, o que nem sempre é feito pelos fabricantes. O sinal A20 O sinal A20 foi criado para dar acesso aos endereços de memória entre 1024kB e 1088kB quando o processador está operando no modo real. Nesta modalidade os processadores possuem um endereçamento de memória similar ao de um XT, com apenas 1024 kB (1 MB), já que o seu processador tem apenas 20 bits de endereço (A0-A19). Mesmo nos processadores mais novos, com mais de 20 bits de endereço, todos os bits a partir de A20 ficam com valor zero quando operando no modo real. 14-48 Hardware Total Com o sinal A20, o processador pode acessar uma área de 64 kB, localizada a partir do endereço 1M, chamada HMA (High Memory Area). O funcionamento é o seguinte: ao fazer um registrador de segmento ter o valor FFFF, este segmento ficará localizado a partir do endereço absoluto FFFF0, que é 16 bytes antes do final da memória no modo real. Ao ser endereçado o byte seguinte, ocorrerá um “Vai 1” no cálculo de endereço, que é automaticamente transformado em zero. Por exemplo, com segmento FFFF e offset 0010, o endereço resultante será 100000 (1M), que é truncado para 00000. Isto faria o processador endereçar o início da memória. O bit A20 é um sinal gerado pela interface de teclado (não tem nenhuma relação com o teclado propriamente dito, mas ocorre que o 8042 tinha este bit de uso geral sobrando, e foi usado para implementar o A20). Como resultado, o bit A20 do processador, que é truncado, é substituído pelo A20 que é gerado pelo 8042. Assim o processador, que deveria estar acessando a área de memória a partir do endereço 0k, acaba acessando a área a partir do endereço 1024k. Esses 64 kB adicionais de memória são preciosos, pois permite que parte do sistema operacional de modo real (o MS-DOS, por exemplo) seja carregado nesta área, deixando mais memória convencional livre para seus aplicativos de modo real. /////////// FIM ///////////////// Capítulo 15 Rede elétrica Tomada para o computador Computadores podem funcionar com tomadas residenciais. Entretanto podem funcionar melhor ainda e ficarem protegidos de possíveis problemas elétricos se for utilizada uma instalação apropriada para computadores. A instalação é baseada no uso da "tomada de 3 pinos" (figura 1), também conhecida como "tomada 2P+T". Possui três terminais: FASE, NEUTRO e TERRA. Figura 15.1 Tomada tipo 2P+T. Deve ser lembrado que o computador foi projetado para operar com a tomada 2P+T, e não com a comum. A maioria das empresas fabricantes de equipamentos para computação proíbe a instalação de seus produtos até que a tomada 2P+T esteja disponível no local. Muitas outras anulam a garantia do equipamento em caso de uso da instalação elétrica incorreta. 15-2 Hardware Total Esta tomada pode ser adquirida em lojas especializadas em material para instalações elétricas (ref. PIAL 54.313). Caso não exista uma tomada deste tipo instalada no local onde ficará o computador, deve ser providenciada sua instalação conforme descrevemos nesse capítulo. Muitas vezes o usuário, na ansiedade de ver o computador funcionando, não toma o cuidado devido com a instalação elétrica e usa adaptadores ou retira o pino de terra da tomada do computador e utiliza uma tomada comum (própria para eletrodomésticos) como indicado na figura 2. Figura 15.2 Como NÃO deve ser feita uma ligação de um computador na rede elétrica. Apesar de funcionarem, as instalações da figura 2 podem causar a médio ou longo prazo vários problemas ao computador: a) O computador pode "dar choque" no usuário. b) Pode ocorrer um curto circuito quando o computador for conectado a outro equipamento como um monitor, uma impressora ou à linha telefônica através de modem. c) Em caso de defeito na fonte de alimentação, as placas podem ficar definitivamente danificadas apesar da existência do fusível. Aterramento Os equipamentos recebem a energia elétrica através dos fios fase e neutro. O terceiro fio, o terra, é apenas ligado à carcaça externa do equipamento. No fio terra não existe a alta corrente que passa pelos dois outros fios. O objetivo do terra é manter a carcaça externa do equipamento ligada a um potencial ZERO, o mesmo do solo, evitando que o usuário tome choques e fazendo com que cargas estáticas não se acumulem no equipamento, sendo rapidamente dissipadas para o solo. Capítulo 15 – Rede elétrica 15-3 Figura 15.3 Conexões do fase, neutro e terra no computador. A figura 3 mostra as ligações do computador na rede elétrica. A energia chega da concessionária em três fases e um neutro. Entre o neutro e cada uma das fases existe uma tensão de 127 volts (que chamamos informalmente de “110”, mas na verdade são 127 volts). As três fases são senóides com diferença de fase de 120, o que resulta em exatamente 220 volts entre duas fases diferentes. Desta forma é possível obter tanto 110 volts (que na verdade são 127 volts) como 220 volts. Para obter 220 volts, basta usar duas fases diferentes. Em instalações de 127 volts, usamos dois fios: um fase e o fio neutro. O neutro normalmente é aterrado no poste. Este aterramento consiste em uma longa barra de cobre fincada no solo. Isto garante que o potencial do fio neutro é praticamente o mesmo da terra. Além desta ligação, o fio neutro costuma também ser aterrado na caixa de disjuntores. Partindo deste quadro de disjuntores, temos além dos fases e do neutro, um fio de terra. Este fio é ligado ao neutro no próprio quadro de disjuntores. Os três fios caminham juntos até a tomada do computador. Nas redes elétricas de 220 volts, as conexões são um pouco diferentes. Os três fios que chegam à tomada são o terra e dois fases. Nesse caso não é usado o neutro, toda a corrente passa entre as duas fases. O fase e o neutro (ou os dois fases, no caso de instalações de 220 volts) chegam à fonte de alimentação. O terra é ligado na carcaça do equipamento, e também no terminal negativo da fonte de alimentação. Em uma situação ideal, tanto o terra quanto o neutro que chegam ao equipamento têm uma tensão de 0 volts, e o fase apresenta uma tensão de 127 volts. Na prática isso infelizmente não ocorre. O primeiro problema é que devido ao uso de fiação inadequada (fios muito finos) e emendas nos fios, surge uma pequena queda de tensão ao longo dos fios. Na figura 4, estamos exemplificando uma situação crítica, na qual tanto o neutro como o fase sofrem uma queda de 10 volts. Sendo assim a tensão que chega ao 15-4 Hardware Total neutro do computador seria de 10 volts, e a tensão no fase seria de 117 volts. A tensão aplicada ao computador seria portanto de 117-10 = 107 volts. Este valor é 15% inferior ao normal, que seriam 127 volts. Em geral a fonte de alimentação consegue operar com esta baixa tensão, mas a mínima queda na tensão da rede será suficiente para fazer o computador travar. Este problema pode ser resolvido com o uso de uma fiação melhor, ou então usando um estabilizador de voltagem. Figura 15.4 Problemas na rede elétrica. O outro problema mostrado na figura 4 é a falta de aterramento. O computador funcionará, mas a sua carcaça perderá a referência de tensão. Uma mínima fuga de corrente em um transformador da fonte ou do monitor será suficiente para induzir uma tensão elevada na carcaça, dando choque no usuário. *** 35% *** Figura 15.5 Formas de aterramento. Capítulo 15 – Rede elétrica 15-5 Existem 3 formas de resolver o problema, como vemos na figura 5. Além de instalar uma tomada de 3 pinos para o computador, devemos providenciar a ligação de um fio de terra: a) Ligar o fio de terra desde esta tomada até o quadro de disjuntores. b) Ligar o fio de terra em um cano de ferro ou vergalhão, na parede ou no chão, próximo ao computador. c) Ligar o terra no neutro. A melhor solução é ligar o fio de terra até o quadro de disjuntores, já que o mesmo é provavelmente aterrado. Mesmo que não seja aterrado, a ligação do fio neutro entre o quadro de disjuntores e o poste é feita por um fio de bitola larga, produzindo queda de tensão muito pequena, portanto o neutro neste ponto tem praticamente o mesmo potencial da terra. Um bom eletricista poderá fazer esta instalação, passando este novo fio pela tubulação, desde a tomada do computador até o quadro geral. Quando existem vários computadores em uma ou mais salas, é preciso que este fio de terra passe por todas as tomadas onde serão ligados computadores e equipamentos de informática. Outra solução aceitável é quebrar o chão ou a parede e procurar um vergalhão ou cano de ferro. Canos de cobre da tubulação de água também podem ser usados. É preciso então soldar neste cano ou vergalhão, um fio que será usado como terra. Este fio de terra pode ser estendido pelas demais tomadas onde serão ligados computadores e equipamentos de informática. Será então preciso contar com os serviços de um eletricista/pedreiro/soldador. E um pintor para arrumar tudo no final. A terceira solução também é aceitável, mas tem algumas desvantagens. Muitos eletricistas mais rigorosos a condenam. Consiste em interligar na própria tomada, os fios terra e neutro. Vimos que o neutro tem o mesmo potencial que a terra, pelo menos no poste e no quadro de disjuntores. Devido a quedas de tensão ao longo da fiação, o potencial elétrico do neutro pode ser elevado, fazendo com que este ponto seja um terra ruim. Ainda assim é aceitável para instalações onde existe um único computador e que não esteja ligado em rede a outros computadores. Portanto este método tem a desvantagem de manter a carcaça do computador em um potencial baixo porém elevado para um terra. Com 10 volts não chegamos a sentir choque, e com tensões acima deste valor o próprio computador terá dificuldades de funcionar, mesmo sem o aterramento. Um outra desvantagem deste método 15-6 Hardware Total é que se algum eletricista distraído fizer alterações na instalação elétrica e inverter os fios fase e neutro, a carcaça do computador ficará ligada ao fase, resultando em um grande choque no usuário. Apesar de menos recomendável, ligar o terra no neutro é o método menos trabalhoso, e seu uso é válido desde que: 1) A queda de tensão no neutro não seja superior a 5 volts. Isso normalmente ocorre, e pode ser confirmado com um multímetro. Para fazer a medida, ligue todos os equipamentos elétricos do local onde está o computador, acenda todas as luzes e o ar condicionado. Use um fio longo para medir a tensão AC entre o neutro da tomada e o neutro no quadro de disjuntores. Verifique se esta tensão é inferior a 5 volts. 2) Também é necessário que este método não seja aplicado para computadores que estejam ligados em rede. É preciso utilizar uma única tomada para ligar o computador e todos os seus periféricos. 3) Lembre-se que não pode ser feita inversão entre os fios fase e neutro, portanto tome cuidado com o trabalho de pedreiros e eletricistas distraídos. Vamos então mostrar como é feita a ligação C, ou seja, ligando o neutro com o terra. Se você quiser fazer melhor, pode ligar o terra no quadro de disjuntores (método A) ou em um vergalhão ou cano de metal (método B). Seja qual for o caso, você precisará do seguinte material: - Alicate de corte e alicate de bico - Fita isolante - Fio bitola 16 - Chave de fenda - Testador NEON O testador NEON é necessário para identificar qual é o fio fase da tomada. O testador tem dois terminais. Um você deve segurar com a mão, e com a outra mão tocar no chão ou na parede. O outro terminal deve ser ligado ao fio da tomada. Se a lâmpada NEON acender, então o fio é o FASE. A figura 6 mostra dois tipos de testadores NEON. Um deles tem a lâmpada no centro e dois fios que correspondem aos terminais. O outro é uma chave de fenda com uma lâmpada neon no interior. Segure no terminal 2 e toque o terminal 1 no fio a ser testado. Capítulo 15 – Rede elétrica 15-7 Figura 15.6 Testadores NEON. Siga o seguinte roteiro: 1) Desligue a chave geral que alimenta a tomada de dois pinos. 2) Desmonte a tomada de dois pinos e separe seus dois fios. Os dois fios devem ter suas extremidades desencapadas como mostra a figura 7 Cuidado para não encostar um fio no outro, o que causaria um curto circuito. Figura 15.7 Instalação de uma tomada de 3 pinos. 3) Ligue chave geral. 4) Com um testador neon identifique qual dos fios é o FASE e qual é o NEUTRO. Coloque uma indicação nos fios, por exemplo, uma etiqueta. 5) Desligue novamente a chave geral 6) Faça a ligação dos fios na tomada de 3 pinos, como mostra a figura 7. 7) Ligue um pedaço de fio entre o TERRA e o NEUTRO. 8) Use fita isolante para envolver as conexões, evitando assim possíveis curtos-circuitos. 15-8 Hardware Total 9) A tomada deve ser aparafusada em sua caixa na parede e sua tampa (conhecida como "espelho") deve ser colocada. O computador pode ser ligado diretamente a esta tomada na parede. Se for usado um estabilizador de voltagem, este deve ser ligado à tomada da parede e o computador fica ligado no mesmo, como indica a figura 8. Figura 15.8 Ligação do estabilizador de voltagem. O ideal é que a ligação entre o terra e o neutro seja feita em uma única tomada, e que todos os equipamentos sejam ligados nesta tomada, através de estabilizador ou extensão de tomadas. Se for preciso fazer esta instalação em duas ou mais tomadas de uma mesma sala, faça a ligação entre terra e neutro apenas na tomada que estiver mais próxima do quadro de disjuntores. Nas demais tomadas, não ligue o terra no neutro. Ao invés disso, puxe o fio “terra” da primeira tomada até as demais tomadas. Análise do aterramento Vejamos agora os efeitos do consumo de corrente sobre as tensões da rede, tensão do neutro e aterramento. A figura 9 mostra duas situações. Em (A), os computadores e equipamentos estão todos desligados, e em (B) estão todos ligados. Usamos exemplos reais da instalação de um pequeno CPD em uma sala, com 5 computadores, 5 monitores duas impressoras a jato de tinta e uma impressora a laser. O ponto indicado como (1) é o quadro de disjuntores. Neste ponto existe um aterramento, porém a tensão entre o fase e o neutro não é exatamente 127 volts. O valor medido foi 122,4 volts, causado por queda de tensão na fiação que vai do poste até o quadro de disjuntores. O ponto (2) é a primeira tomada da sala onde estão os computadores. Levamos em conta a tomada que tem um caminho mais curto em metragem de fios até o quadro de disjuntores. O ponto 3 é a tomada onde está efetivamente ligado o computador. Em um caso particular esta tomada pode ser a mesma do ponto Capítulo 15 – Rede elétrica 15-9 (2), mas estamos levando em conta o caso geral, no qual podemos ligar os equipamentos em uma tomada mais distante, ou depois de extensões. Na situação A os equipamentos estão desligados. Sendo assim não existe corrente elétrica entre os pontos 2 e 3. As mesmas tensões medidas em (2) são também medidas em (3). Note ainda que a tensão entre fase e neutro no ponto (2) é de 121,2 volts, e não 122,4 volts. Esta diferença de 1,2 volts existe devido à queda de tensão na fiação entre os pontos 1 e 2. Este queda existe porque ao longo deste trecho existem outros dispositivos consumindo corrente, como lâmpadas, geladeira, cafeteira ou qualquer outro tipo de carga. Esta queda de tensão é distribuída em duas partes iguais, uma no fio fase e outra no neutro (isto ocorre desde que ambos os fios usem a mesma bitola, o que é normal). Sendo assim existe uma queda de tensão de 0,6 volts no neutro e no fase. Se tivéssemos um terra perfeito no ponto (3), obtido por exemplo por uma ligação com um vergalhão ou cano de ferro, mediríamos uma tensão de 0,6 volts no neutro. O neutro teoricamente deveria ter uma tensão de 0 volts, mas devido à queda de tensão ao longo da fiação, acaba apresentando alguma voltagem, apesar de pequena. Figura 15.9 Efeito da carga sobre o neutro aterramento. Na situação (B), todos os equipamentos foram ligados, resultando em uma carga total de cerca de 2000 watts. A corrente na fiação é agora maior, e existe maior queda de tensão. O trecho 2-3 no nosso exemplo é formado por 20 metros de fio bitola 16, ao longo dos quais existem as tomadas ligadas aos equipamentos. As medidas de tensão foram feitas no computador ligado à última tomada, no qual a queda de tensão é maior. Note que devido à maior corrente, a tensão entre o fase e neutro na primeira tomada caiu para 118,2 volts, e na última tomada, para 116,8 volts. Essas reduções ocorrem devido às quedas de tensão ao longo da fiação, que agora são de 2,1 volts no trecho 1-2 e 0,7 volts no trecho 2-3. Observe que a queda em 2-3 foi bem menor 15-10 Hardware Total que em 1-2, devido ao uso do fio 16, bem adequado para a carga utilizada. A fiação antiga, no trecho 1-2 é a responsável pela maior queda. Observe agora a tensão no neutro do último computador. É igual à soma das quedas de tensão ao longo do fio neutro nos trechos 1-2 e 2-3, ou seja, 2,8 volts. Com mais 2,8 volts de queda ao longo do fase, são ao todo 5,6 volts de queda. A tensão entre fase e neutro que sobra para o último computdor é de apenas 116,8 volts, mas ainda é suficiente para manter o computdor funcionando. Esta análise de um caso real exemplifica dois fatos importantes em uma instalação elétrica: 1) As quedas de tensão ao longo da fiação resultam em uma tensão menor entre fase e neutro no aparelho ligado à rede. 2) O potencial do fio neutro, que teoricamente é zero, apresenta na prática um valor maior, devido às quedas de tensão ao longo da fiação. Medindo a tensão do neutro A tensão no neutro é normalmente inferior a 5 volts, exceto em instalações elétricas muito ruins. Podemos medir esta tensão de duas formas: Medição direta – encontre um ponto de fererência que possa ser usado como terra. Pode ser a carcaça metálica interna da tomada (em construções antigas era usadam usados eletrodutos e caixas de metal, atualmente são de plástico), ou um cano de cobre da tubulação de água, ou um vergalhão. Se não for possível encontrar tal ponto de referência, será preciso ligar um fio no neutro do quadro de disjuntores e levar a outra extremidade até a tomada na qual o neutro vai ser medido. Seja qual for a referência, use agora um multímetro em escala AC para medir a tensão entre este terra e o neutro. Esta medição deve ser feita com todos os equipamentos ligados, pois é nessa situação quando ocorre maior variação de tensão no neutro. Medição indireta – Este método pode apresentar um pequeno erro, mas é de utilização bem mais simples. Meça a tensão entre fase e neutro no quadro de disjuntores. Também com todos os equipamentos ligados, meça a tensão entre o fase e o neutro na última tomada da cadeia. Subraia esses valores e divida o resultado por 2. Na figura 9, as tensões medidas foram de 122,4 volts no quadro de disjuntores e 116,8V na última tomada. A diferença é 5,6 volts, que divididos por 2 resultam nos 2,8 volts, exatamente o potencial do neutro obtido por medição direta. Capítulo 15 – Rede elétrica 15-11 O uso do neutro como terra A utilização do fio neutro como terra é condenada pelos eletricistas mais rigorosos. Apesar disso ela cumpre o papel básico do aterramento: mantém a carcaça em um pontencial baixo, de apenas alguns poucos volts. É correto porém que este tipo de ligação tem problemas que a deixam longe do ideal: a) A tensão do neutro pode ser elevada, caso exista queda de tensão muito grande ao longo da fiação. No nosso exemplo medimos 2,8 volts, mas em instalações ruins, esta tensão pode ser maior. b) Quando existem interferências na rede elétrica, que são sobrepostas ao fase e ao neutro, essas interferências são automaticamente transmitidas para o terra, portanto termos um terra “contaminado” por interferênicas. c) Se um eletricista distraído inverter as posições do fase e do neutro, teremos o fase ligado ao terra. d) Este tipo de conexão não é recomendável quando precisamos conectar equipamentos em rede, em salas diferentes, pois a diferença entre as tensões dos neutros resultará em diferença entre os terras. e) A eficiência dos filtros de linha será reduzida. Você poderá utilizar a ligação do neutro ao terra, desde que esteja a par desses problemas. Se for o caso, meça a tensão do neutro e não o use como terra se sua tensão for superior a 5 volts. Em caso de travamentos, podem estar sendo causados por interferências na rede e transmitidas ao terra. Preste atenção ao trabalho de eltricistas, verifique se os fios não são invertidos. Use somente quando todos os equipamentos estiverem ligados na mesma fiação. Se você tiver condições, dê preferência ao uso dos outros dois métodos de aterramento descritos aqui: usar um vergalhão / cano de metal ou puxar um fio de terra desde o quadro de disjuntores até os equipamentos. Filtros de linha Encontramos com facilidade no comércio, extensões de tomadas para PCs conhecidas popularmente como “fitros de linha”. 15-12 Hardware Total Figura 15.10 Filtros de linha. Ao comprar um desses dispositivos, o usuário normalmente pensa que seu PC estará protegido contra problemas nas rede elétrica. Está enganado. A proteção oferecida por esses aparelhos é pouca ou nenhuma. O objetivo de um filtro de linha é proteger os equipamentos de certos problemas nas rede elétrica. Os surtos de tensão são os mais perigosos, e podem causar danos ao computador e seus periféricos. São elevações bruscas de tensão, com curtíssima duração. Esses surtos podem ser eliminados por um componente chamado Meta-Oxide-Varistor (MOV). Trata-se de um dispositivo semicondutor que contém um grande número de junções PN, cada uma delas sendo capaz de absorver uma tensão de 0,7 volts. Quando são ligadas em série, essas junções tomam para si o excesso de voltagem que deveria ser entregue à carga, protegendo-a. Esses componentes são encontrados em vários dispositivos, como filtros, estabilizadores e fontes de alimentação. Figura 15.11 Componentes internos de um filtro. Existem ainda inerferências de alta freqüência induzidas na rede elétrica que podem causar mal funcionamento nos computadores. Essas interferências têm tensões moderadas, portanto não podem ser eliminadas pelos varistores. É necessário utilizar filtros, formados por capacitores e bobinas. Existem filtros de linha que possuem apenas varistores, não sendo portanto capazes de filtrar interferências. Existem modelos que possuem apenas capacitores e bobinas, sendo portanto capazes de eliminar as interferências mas inúteis contra surtos de tensão. Existem modelos que possuem ambos os tipos de Capítulo 15 – Rede elétrica 15-13 proteção. Um exemplo de filtro que tem ambos os tipos de proteção são os da série Multifiltro, fabricados pela TS Shara. Existem ainda modelos que possuem proteção para a linha telefônica, contendo dois conectores RJ-11, sendo um para ligar na linha telefônica e outro para ligar no modem ou aparelho de fax. Este recurso é altamente recomendável. Devido à ineficiência de muitos filtros existentes no Brasil, sobretudo os mais baratos, devemos considerá-los como simples extensões de tomadas. Para ter melhores níveis de proteção devemos utilizar estabilizadores de voltagem, e preferencialmente, no-breaks. Estabilizador de voltagem Para maior proteção do computador contra interferências elétricas, surtos de tensão na rede, transientes e ruídos elétricos diversos é aconselhável o uso do estabilizador de voltagem. O estabilizador consiste em um transformador controlado eletronicamente, acoplado a um filtro de linha. Mantém a tensão estável e livre da maior parte dos problemas de ordem elétrica que possam ocorrer. Normalmente utiliza-se um estabilizador de 1000 V.A. (1 kVA). Esse estabilizador tem potência suficiente para alimentar o computador, impressora (matricial ou a jato de tinta) e monitor VGA. Figura 15.12 Estabilizadores de voltagem. (cortesia TS-Shara) As vantagens do uso de estabilizador são as seguintes:  Proteção contra sobretensão na rede. 15-14    Hardware Total Mantém o funcionamento normal mesmo com tensão instável. Proteção contra interferências que normalmente travariam computador Evita problemas no disco rígido causados pela rede elétrica. Cálculo da potência do estabilizador Nas lojas de material para informática serão encontrados estabilizadores com várias potências: 500, 800, 1000 1500 e 2000 V.A. (Volt-Ampère). É preciso saber qual o mínimo valor a ser usado em uma instalação, já que depende dos equipamentos que serão ligados. Muita confusão existe, pois normalmente os estabilizadores e no-breaks têm suas potências indicadas em V.A. e não em watts. Essas grandezas são relacionadas pela seguinte fórmula: MEDIDA EM V.A. = MEDIDA EM WATTS _______________________________ FATOR DE POTÊNCIA x RENDIMENTO O fator de potênica é um número menor que a unidade, e pode assumir valores diversos, dependendo do equipamento. Entretanto, podemos usar com grande margem de segurança o valor 0,7. O rendimento é um valor normalmente próximo de 0,9 e serve para fazer a conversão entre potência útil (interna) e potência consumida, que é o que realmente interessa para o estabilizador. Deve ser usado apenas para calcular a potência consumida pelo computador, e não pelos periféricos. Isto se deve ao fato da fonte de alimentação ter sempre especificada sua potência útil, e não o seu consumo. Por exemplo, uma fonte de 200 watts para fornecer a sua potência máxima precisa consumir cerca de 220 watts, supondo um rendimento típico de 90%. Já uma impressora ou um monitor têm especificados em seus manuais a potência consumida, por isso o rendimento não entra no cálculo. Vejamos alguns exemplos de potência em watts de vários equipamentos e a quanto correspondem as potências em V.A., em valores aproximados: Equipamento Computador Monitor Impressora Matricial Impressora a jato de tinta Impressora LASER Potência em watts 250 W 100 W 50 W 30 W 600 W Potência em V.A. 400 VA 140 VA 70 VA 42 VA 840 VA Os valores apresentados na tabela são casos típicos. Para saber o valor da potência em watts de seus equipamentos, devem ser consultados os seus Capítulo 15 – Rede elétrica 15-15 manuais. Caso você não possua os manuais, pode usar como aproximação os valores citados aqui, pois estamos usando uma boa margem de segurança. Por exemplo, supondo um computador equipado com um monitor e uma impressora a jato de tinta, temos então uma potência total de: COMPUTADOR: 400 VA MONITOR: 140 VA IMPRESSORA: 42 VA -----------------TOTAL: 582 VA O valor total não deve ultrapassar a 90% da potência do estabilizador. Por exemplo, em um estabilizador de 800 VA podemos ligar equipamentos que não ultrapassem 720 VA (800 x 0,9). Observe que existe uma grande margem de segurança neste cálculo. O computador normalmente não exigirá 400 VA, pois a fonte de alimentação estará sempre fornecendo um valor inferior à sua potência máxima. A seguir apresentamos uma tabela que indica a potência consumida por cada dispositivo de um PC. Todos os dispositivos descritos recebem energia da fonte de alimentação. Você poderá desta forma calcular com boa aproximação a potência que sua fonte fornece. Em todos os valores abaixo, estamos adicionando uma boa margem de segurança. Placa de CPU Processador Placa de expansão, exceto vídeo 3D Placa de vídeo 3D Drive de disquetes Disco rígido IDE Drive de CD-ROM Teclado Mouse 20 watts 20 a 50 watts 5 watts 10 – 50 watts 5 watts 5 a 15 watts 10 a 20 watts 3 watts 2 watts Funcionamento de um estabilizador A figura 13 mostra o diagrama simplificado de um estabilizador de voltagem. A entrada passa por um circuito de filtragem e supressão de surtos, portanto cumpre o papel de um bom filtro de linha, além de estabilizar a voltagem. A estabilização é conseguida graças ao transformador. Este componente gera uma tensão na sua saída, proporcional à tensão de entrada e à relação entre o número de espiras dos enrolamentos primário e secundário. Por exemplo, em um transformador de 110 para 220 volts, o secundário deve ter um número de espiras duas vezes maior (na verdade o número de espiras é 73% maior, se lembrarmos que a tensão de “110” é na verdade, 127 volts. 15-16 Hardware Total Figura 15.13 Diagrama simplificado de um estabilizador de voltagem. Circuitos de controle monitoram continuamente as tensões de entrada e de saída do estabilizador. Quando ambas as tensões estão dentro de uma faixa aceitável, o transformador opera com a relação de espiras 1:1 entre o primário e o secundário. Dois relés R1 e R2 controlam o número de espiras do primário. Para obter a relação 1:1, o relé R2 fica aberto (desligado) e o relé R1 fica fechado (ligado), interligando os pontos A e B. Quando a tensão da rede aumenta, é preciso aumentar o número de espiras do primário, fazendo com que o ganho do transformador seja menor que 1. Isso é conseguido com a abertura do relé R1. Quando a tensão da rede cai, é preciso que o transformador tenha um ganho maior que 1, ou seja, que o número de espiras do primário seja menor que do secundário. Isso é conseguido com o fechamento (ligamento) do relé R2, conectando os pontos B e C. Estabilizadores mais elaborados possuem quatro relés, sendo dois para aumentar e dois para reduzir a relação de espiras. Todo estabilizador permite que a tensão de saída varie dentro de uma certa faixa de tolerância. Quando a tensão sai desta faixa, os relés são acionados para corrigir o problema. A função básica é fazer com que a variação da tensão na saída seja pequena, mesmo quando a variação na tensão de entrada é grande. A maioria dos aparelhos eletrônicos permite uma variação de 10% na tensão de entrada. Um bom estabilizador garante uma flutuação em torno de 5%, mesmo que a tensão da rede tenha uma variação alta, como 15%. Em outras palavaras, a rede poderia variar 15%. O computador tolera no máximo 10%, mas com o estabilizador, esta variação é reduzida para apenas 5%, fazendo com que o computador funcione normalmente. No-break O no-break é um estabilizador acoplado a uma bateria. Dependendo do tipo de no-break, a bateria pode funcionar continuamente ou pode entrar em Capítulo 15 – Rede elétrica 15-17 ação apenas quando existe uma interrupção no fornecimento de energia elétrica. Essa bateria fornece tensão que é amplificada e transformada em 110 ou 220 volts para que o computador possa continuar funcionando, pelo menos o tempo necessário para salvar o trabalho que estava sendo feito. Existem diversos tipos de no-breaks que podem fornecer energia por um período de 2 a 120 minutos, dependendo da capacidade de carga da bateria interna. Existem modelos que fornecem energia por um período de algumas horas, mas seu custo é bem maior. Figura 15.14 No-breaks. (cortesia Engetron) O termo “no-break” é pouco usado no exterior. Nos Estados Unidos é usado o termo UPS (Uninterruptible Power Supply). O no-break é uma grande segurança para o computador, e uma garantia de que o trabalho não será perdido por interrupção na energia elétrica. O grande problema é que seu custo é relativamente alto, correspondendo a cerca de 30% do preço de um computador. Muitas vezes, por restrições de custo, prefere-se correr o risco calculado de perder algum arquivo, recuperando parte do trabalho perdido através de backups. O usuário deve levar em conta se vale a pena pagar o preço de um no-break ou correr o risco de perder um dia ou algumas horas de trabalho. No-break standby Podemos encontrar vários tipos de no-break, no que diz respeito ao modo de funcionamento. O tipo mais simples é o stanby, também conhecido como short-break. A figura 15 mostra o diagrama de um no-break standby. Note que sempre devemos indicar nos diagramas de no-breaks, qual é o caminho 15-18 Hardware Total principal e o secundário. O caminho principal é o usado na operação normal, e o secundário é o utilizado em caso de falha. Aqui convencionamos usar uma linha contínua para o caminho principal e uma linha pontilhada para o caminho secundário. Figura 15.15 Diagrama de um no-break standby. Durante situação normal, este no-break funciona como um filtro de linha, com supressor de surtos e filtro. Um circuito de controle comanda um relé que seleciona entre a tensão da linha ou a tensão interna gerada pelo nobreak. Ao mesmo tempo temos um segundo circuito de energia que fica “em standby”, pronto para fornecer energia em caso de necessidade. Esta energia é fornecida quando ocorre falta de tensão da rede elétrica, ou então quando esta tensão sofre queda ou elevação. O circuito de reserva é formado por uma bateria que é constantemente carregada a partir da tensão da rede. Esta bateria fornece energia para um curcuito chamado inversor, que é na verdade um conversor de corrente contínua para corrente alternada. A chave eletrônica comutará para o circuito de reserva quando necessário. Normalmente é possível ouvir claramente o som do relé comutando em um no-break (pléc-pléc) quando é feita a seleção entre a energia da rede e a da bateria. O ponto fraco de qualquer no-break é o tempo de resposta. O ideal é que na interrupção da energia, a tensão de reserva seja fornecida imediatamente, com um retardo igual a zero. Na prática isso nem sempre ocorre, devido ao tempo necessário para a comutação do relé e da estabilização do funcionamento do inversor. Os no-breaks standby apresentam tempo de resposta na faixa de alguns milésimos de segundo. Uma onda senoidal de 60 Hz tem período de 16,6 ms, portanto um tempo de resposta inferior a 5 ms não chega a prejudicar a continuidade desta onda. No-break Line Interactive Este é o tipo de no-break mais usado no mercado SOHO. Tem potência e autonomia suficiente para um pequeno número de computadores. A tensão de saída é fornecida diretamente a partir da tensão da rede, enquanto a bateria é carregada (note a linha contínua na figura 16, indicando o caminho principal da energia). Quando ocorre falha na rede, a chave de transferência Capítulo 15 – Rede elétrica 15-19 abre e a bateria passa a fornecer energia para o inversor (note a linha pontilhada na figura 16, indicando o caminho secundário), gerando uma tensão CA na saída, suprindo a deficiência da rede. Figura 15.16 Diagrama de um no-break line interactive. Este tipo de no-break também necessita de um pequeno tempo de resposta para comutar para a tensão da bateria em caso de queda na rede. No-break Standby On-line híbrido Este método de construção tem vantagem em relação aos demais modelos standby. A bateria e o conversor DC/DC operam em standby (veja a linha pontilhada), e fornecem tensão apenas quando ocorre falha na rede. A tensão proveniente da rede passa por um cicuito retificador que a transforma em tensão contínua. Através de dois diodos, a tensão resultante da rede e da bateria são combinadas. Em operação normal, a tensão é proveniente da rede. Quando ocorre queda na rede, entra em operação a bateria. Como o retificador possui um capacitor de filtragem, é armazenada carga suficiente para para manter a tensão durante alguns milésimos de segundo, tempo suficiente para que o conversor DC/DC entre em operação. Desta forma o inversor DC/AC nunca deixa de receber tensão, e o tempo de resposta é zero. Figura 15.17 Diagrama de um no-break standby on-line híbrido. No-break on-line de dupla conversão Neste tipo de no-break, a tensão da rede é usada para carregar continuamente a bateria. A tensão da bateria é fornecida ao inversor que opera o tempo todo. A tensão fornecida pela saída é proveniente da bateria, 15-20 Hardware Total tanto quando a rede está normal quanto em caso de falha, portanto o tempo de resposta deste tipo de no-break é zero. Figura 15.18 Diagrama de um no-break on-line de dupla conversão. Este tipo de no-break é dito de dupla conversão porque no caminho principal ocorre uma conversão de AC para DC, e outra de DC para AC. O caminho secundário é utilizado apenas quando existe falha no circuito principal ou durante a sua manutenção (troca de bateria, por exemplo). Opcionalmente este tipo de no-break pode apresentar no caminho secundário, um supressor de surtos e um filtro contra interferências. Problemas na rede elétrica A rede elétrica fornece uma tensão alternada de 127 ou 220 volts. Essa tensão é representada por uma senóide, como mostrado na figura 19. A freqüência da senóide é 60 Hz. Diversas imperfeições podem ocorrer com essa senóide, por diversos motivos. Muitas dessas imperfeições podem danificar fisicamente o computador ou causar perda de dados. É importante entender esses problemas na rede elétrica, que danos podem causar ao computador e como podem ser resolvidos. Figura 15.19 Senóide de 60 Hz. Todos esses efeitos são mostrados na figura 20. Em todos os problemas descritos a seguir, o computador pode travar, o que pode ser muito prejudicial quando ocorre durante a gravação em um diretório ou na FAT (Tabela de alocação de arquivos). Nesse caso, vários arquivos ou até o disco rígido inteiro terá seus dados perdidos. Capítulo 15 – Rede elétrica 15-21 Figura 15.20 Problemas na rede elétrica. 1) Transiente: É uma rápida variação na tensão causada por motores, lâmpadas, aparelhos de ar condicionado ou geladeira armando ou desarmando os compressores. O transiente nunca pode ser totalmente eliminado, e sim, atenuado. A fonte de alimentação do PC possui um filtro que diminui a intensidade dos transientes, mas mesmo assim podem ser refletidos na tensão interna que alimenta todos os chips. Chegando no interior do computador o transiente não destrói mas pode causar erros no funcionamento dos circuitos. O resultado é muitas vezes uma “travada” do computador. 2) Surtos de tensão É um tipo de transiente mais intenso, causado pelas mesmas razões que um transiente menor. A tensão pode subitamente aumentar ou diminuir algumas dezenas ou centenas de volts, durante um período de tempo muito pequeno, muitas vezes na faixa de milionésimos de segundo. Este surto também ter duração mais longa e aspecto senoidal. 3) Sobretensão A tensão tem seu valor elevado acima do normal e assim permanece por vários segundos ou períodos meiores. O computador tolera um aumento ou queda de 10% mas acima desse valor o computador pode ser danificado. 4) Queda de tensão A tensão tem seu valor reduzido muito abaixo do normal. Danos podem ocorrer com os motores dos drives e do disco rígido. A fonte também pode queimar. 5) Queda brusca e rápida A tensão cai a zero por um período de tempo muito pequeno, da ordem de décimos de segundo. O computador precisará ser resetado. 15-22 Hardware Total 6) Sem energia elétrica É o típico caso de quando "falta luz". Não causa nenhum dano ao hardware, mas o computador deve ser desligado pelo seu interruptor. Se a energia elétrica voltar e o interruptor estiver ainda ligado, a fonte de alimentação poderá ser danificada. A tabela a seguir mostra o tipo de proteção apresentado por cada dispositivo condicionador de rede elétrica. Transiente picos de tensão sobretensão queda de tensão queda rápida falta luz Fonte reduz reduz reduz reduz - Filtro reduz reduz - Estabilizador reduz reduz reduz reduz reduz - No-break standby reduz reduz reduz reduz reduz elimina No-break on line elimina elimina elimina elimina elimina elimina A fonte de alimentação do PC tenta reduzir diversos problemas na rede elétrica. O transiente e os picos de tensão, por exemplo, nunca podem ser totalmente eliminados, mas sim atenuados, ou seja, passam a ficar com um valor bem menor. A sobretensão e a queda de tensão são toleradas pela fonte, em geral até um limite de 10%. O filtro de linha tem apenas a capacidade de reduzir o valor dos transientes e surtos, assim como a própria fonte já o faz. Com a redução feita pelo filtro, seguida pela redução realizada pela fonte, o transiente é quase totalmente eliminado. O estabilizador possui a capacidade de reduzir com muito mais eficiência que a fonte e o filtro todos esses problemas, exceto a total falta de energia. O estabilizador tem mais facilidade de melhorar a tensão da rede pois possui um transformador. A falta total de energia elétrica só é solucionada com o no-break. Como pode ser visto, o filtro de linha é apenas um "quebra galho", ou seja, é melhor que nada. Quem possui um estabilizador não necessita de filtro, pois um estabilizador já possui um filtro interno. Quem possui no-break não precisa de estabilizador nem de filtro, pois ambos estão presentes no nobreak. Observe que o no-break on line é o melhor protetor do computador contra os problemas, eliminando totalmente as anomalias elétricas. Outros cuidados Aqui vão mais alguns cuidados que o usuário deve ter para que não ocorram problemas relacionados à rede elétrica: Capítulo 15 – Rede elétrica 15-23 a) Ligação de todo o sistema através do estabilizador Alguns usuários têm o hábito de deixar o computador, o monitor e a impressora permanentemente ligados e atuam somente no estabilizador ou no "filtro de linha" para ligar todos simultaneamente. Tal prática não é nada recomendável e pode causar danos aos equipamentos. O correto é desligar a impressora e o computador nos seus próprios interruptores. O mesmo cuidado aplica-se ao monitor. b) Uso de tomadas diferentes Os equipamentos de um determinado sistema (computador, monitor, impressora) devem ficar todos ligados na mesma tomada, através do estabilizador ou do filtro de linha. Quando são usadas tomadas diferentes e a rede elétrica não possui terra, corre-se o risco de danificar seriamente os equipamentos. c) Computadores ligados em rede Quando existem vários computadores interligados através de uma rede, todos devem possuir aterramento. Recomenda-se que seja contratada um firma especializada em instalações elétricas para a realização do aterramento adequado. O uso do neutro com o terra explicado neste capítulo não é aconselhável quando existem vários computadores ligados em rede. d) Tempestades Quando o usuário viaja, recomenda-se deixar o computador desconectado da tomada, devido à possibilidade de um raio atingir a rede elétrica e queimar o computador. Aliás, esta recomendação é válida para todos os aparelhos ligados na rede elétrica. Vale também para a ligação na linha telefônica, no caso do uso de modems. e) Conexão de equipamentos Antes de realizar a conexão ou desconexão, através de cabos, do computador com a impressora, monitor, teclado, scanner, mouse ou linha telefônica, todos eles devem estar desligados, caso contrário, corremos um grande risco de danificá-los. f) Não ligar e desligar os equipamentos várias vezes Para aumentar a vida útil dos equipamentos, evite ligá-los e desligá-los a todo instante. Ligue o computador e deixe-o ligado durante o expediente. Desligue-o apenas quando não for mais utilizá-lo naquele dia. O mesmo se aplica ao monitor e impressora. Para que não ocorra despedício de energia, 15-24 Hardware Total use os recursos de gerenciamento de energia do computador (modo de espera e hibernação). ///////// FIM //////////////// Capítulo 16 Expansões de hardware As expansões mais comuns Neste capítulo vamos apresentar algumas das mais comuns expansões de hardware de um PC. Expandir o hardware consiste em instalar um novo dispositivo, que pode ser uma placa ou um periférico, ou mesmo chips. Um PC pode ser suficientemente veloz, ter bastante memória e um disco rígido de capacidade generosa, e ainda assim necessitar de algumas instalações adicionais. Por exemplo, podemos querer instalar um modem melhor, uma nova placa de som, um gravador de CDs. Abordaremos então neste capítulo os seguintes dispositivos:         Modems Placas de som Drives de CD-ROM Gravadores de CDs DVDs Câmeras digitais Scanners Zip Drives Aqui faremos uma apresentação desses dispositivos, discutindo suas características principais. As respectivas instalações serão vistas em capítulos oportunos. 16-2 Hardware Total Modems Modems são aparelhos que permitem a um computador, transmitir e receber dados a longas distâncias. A maioria dos modems utilizam uma linha telefônica comum para realizar esta tarefa. Existem entretanto modems especiais capazes de operar com outro tipo de meio, como por exemplo, aquele utilizado pela TV a cabo (são chamados “cable modems”). A principal razão que leva um usuário a querer que seu computador realize transmissões e recepções de dados a longas distâncias é o acesso à Internet. Durante muitos anos, a linha telefônica foi o meio mais usado para esta comunicação, mas com o passar dos anos, há uma tendência de uso de outros meios de comunicação mais avançados. A mesma antena parabólica e o mesmo cabo usados para recepção de estações de TV por assinatura serão cada vez mais utilizados para comunicação de dados, principalmente acesso à Internet. Entretanto, pelo menos por enquanto, na linha telefônica ainda é o meio mais usado para comunicação de dados. Restringiremos por enquanto nossa discussão sobre modems a aqueles usados com linhas telefônicas. Figura 16.1 Modem interno PCI. A maioria dos modems atuais são os chamados “modems internos”, que consistem em uma placa de expansão, normalmente no padrão PCI. Em PCs um pouco mais antigos, as placas de modem eram do tipo ISA. Hoje em dia praticamente não encontramos mais à venda placas de modems no padrão ISA. Existem ainda os “modems externos”, que são bem mais raros, e também mais caros. O modem externo nada mais é que um modem similar ao interno (placa), porém sendo um dispositivo independente, ligado externamente em uma interface serial do computador. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-3 Figura 16.2 Modem interno ISA. Figura 16.3 Modem externo. A necessidade dos modems deve-se ao fato da linha telefônica não ter sido originalmente projetada para transportar sinais digitais, mas sim os sinais analógicos (voz). Um modem executa duas funções básicas: modulação e demodulação. As primeiras letras dessas duas palavras foram aproveitadas para dar nome a este dispositivo: modem = MOdulador/DEModulador. A modulação consiste em converter os sinais digitais do computador para o formato analógico (similar a um sinal de voz) para que possa trafegar pela linha telefônica. A demodulação consiste em receber um sinal analógico e convertê-lo para o formato digital. A tecnologia de modulação e demodulação evoluiu muito com o passar dos anos, possibilitando transmitir e receber dados em velocidades mais elevadas. Em 1980, a maioria dos modems operava com apenas 110 bits por segundo. Demoravam cerca de 20 segundos para transmitir o conteúdo de uma tela de texto. Surgiram então os modems de 300 bits por segundo (bps), 16-4 Hardware Total depois os de 1200, 2400, 9600, 14.400, 28.800. 33.600 e finalmente os de 56.000 bps (56k), já no final dos anos 90. A maioria dos PCs modernos utilizam modems de 56k. Esses modems demoraram um pouco a se tornarem populares. A razão para a demora foi a falta de um padrão industrial para transmissões a esta velocidade. Entre 1996 e 1997 existiam dois padrões para esta velocidade: X2 e K56Flex. Tanto os usuários quanto os provedores de acesso à Internet prorrogaram a adoção dos modems de 56k, exatamente por não saberem qual dos dois “padrões” seria o definitivo. Finalmente no início de 1998 foi adotado o padrão V90, com características do X2 e do K56Flex. Esses dois padrões foram abandonados e todos os fabricantes de modems aderiram ao padrão V.90. Atualmente todos os modems de 56k são de padrão V.90. Outros mais novos já adotaram o V.92, evolução do V.90. Note que a velocidade de um modem é normalmente indicada em BPS, que são bits por segundo. Para converter para bytes por segundo, é preciso dividir por 10, já que cada byte transmitido requer 8 bits de dados e 2 bits de controle. Portanto um modem de 56k irá operar com cerca de 5 kB/s. Note ainda que a velocidade de 56k bytes por segundo não é atingida na prática. É mais comum conseguir velocidades entre 50.000 e 52.000 bits por segundo. Isto dependerá da qualidade da linha telefônica, que deverá ser do tipo “central digital”. As antigas linhas telefônicas de central analógica, ou não possibilitarão conexões em torno de 50.000 bps, ou quando possibilitarem, terão uma taxa de erros tão elevada que resultarão em lentidão. Leve em conta ainda que a taxa de transmissão de um modem de 56k diz respeito ao tráfego de dados entre o seu computador e o seu provedor de acesso à Internet. Se o seu provedor estiver congestionado com um elevado número de usuários, ou se tiver uma ligação com a Internet (via Embratel) deficitária, ou se você acessar a Internet em horários de congestionamento, a taxa de transmissão efetiva não será de 5 kB/s, mas outra muito menor. Sinais analógicos e digitais Os dados que trafegam pelo computador são digitais, representados por dois valores distintos de voltagem. Um valor representa o bit 1, e o outro valor representa o bit 0. A figura 4 mostra uma seqüência de bits e a sua representação através de voltagens. A seqüência é um sinal matemático, tratado pelo processador. O sinal digital é uma seqüência eletrônica, na forma de uma voltagem que varia ao longo do tempo, com o objetivo de representar a seqüência de bits. Um sinal digital nada mais é que uma tensão variável que assume dois valores típicos representando os bits 0 e 1. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-5 Figura 16.4 Seqüência binária e o sinal digital que a representa. As linhas telefônicas comuns foram feitas para transportar um único sinal elétrico, e por isso são formadas por apenas um par de fios. Não podemos, por exemplo, transferir dados por essas linhas no formato paralelo (vários bits de uma só vez), mas sim, no formato serial (um bit de cada vez). A interface serial é o meio natural para transmitir e receber dados por linhas telefônicas, já que transmitem ou recebem um bit de cada vez. Na figura 4, as voltagens de +12 e -12 volts são típicas das interfaces seriais existentes nos PCs. Infelizmente, as linhas telefônicas não possuem características elétricas que permitam transmitir sinais digitais, mas sim, sinais analógicos. Ao contrário dos sinais digitais, que assumem tipicamente dois valores de voltagem, os sinais analógicos podem assumir infinitos valores de voltagem. Um exemplo típico de sinal analógico é a representação elétrica dos sons, captados através de um microfone ou transmitido para um amplificador ou alto falantes. A figura 5 mostra o aspecto de um sinal analógico. Observe que o valor da sua voltagem varia bastante, assumindo amplitudes baixas e altas. O sinal digital, por sua vez, mantém seu valor praticamente constante durante pequenos intervalos de tempo, variando apenas em períodos de transição ainda mais curtos. Figura 16.5 Sinal analógico. 16-6 Hardware Total Nem todos os tipos de sinais analógicos podem ser transmitidos por linhas telefônicas. Por exemplo, os sinais de vídeo gerados por uma câmera ou videocassete são analógicos, mas suas freqüências são muito altas, e por isso também não conseguem trafegar por linhas telefônicas. Essas linhas foram feitas para transmitir sinais de voz, que assumem freqüências relativamente baixas, inferiores a 10 kHz (10.000 ciclos por segundo). Já os sinais de vídeo assumem freqüências de alguns megahertz (milhões de ciclos por segundo). Pior ainda é a situação dos sinais digitais. Se tentarmos ligar em uma linha telefônica, o sinal digital proveniente de uma interface serial, ocorrerá uma grande distorção. Até algumas dezenas de metros, este sinal pode trafegar sem distorções, mas com distâncias maiores, o sinal fica cada vez mais degradado, perdendo suas características. A solução para transmitir um sinal digital por uma linha telefônica, sem apresentar distorções, é usando um processo conhecido como modulação e demodulação. Na modulação, o sinal digital é transformado em analógico, e assim pode trafegar na linha telefônica sem apresentar distorção. Ao ser recebido no seu destino, o sinal é demodulado, voltando a assumir a forma digital. Existem vários métodos de modulação, alguns simples e outros bastante complexos. Seja qual for o caso, deve ser entendido que os sinais digitais provenientes da interface serial são modulados, ou seja, transformados em sinais analógicos, que trafegam pelas linhas telefônicas. Ao chegarem no seu destino, são demodulados, ou seja, transformados novamente em sinais digitais, e finalmente recebidos pelo computador destinatário para serem armazenados ou processados. A figura 6 mostra um sistema de modulação bem simples, no qual cada bit é representado por um sinal analógico senoidal com uma determinada freqüência. Observe que o bit 1 é convertido em uma freqüência maior, ou seja, varia mais rapidamente. O bit 0 é convertido em um sinal de freqüência mais baixa, ou seja, varia mais lentamente. Os modems modernos utilizam sistemas de modulação mais sofisticados que este, permitindo a transmissão de dados em velocidades ainda mais elevadas. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-7 Figura 16.6 Modulação de um sinal digital. Modems internos e externos Os primeiros modems eram aparelhos independentes que eram ligados na interface serial. Alguns chegavam a ser acoplados acusticamente ao telefone, dispensando a conexão por fios na linha telefônica. Nos modems modernos, a conexão acústica não é mais utilizada, porém os modems ligados na interface serial ainda existem no mercado, e são chamados de modems externos. Muito mais comuns são entretanto, os chamados modems internos (ou placas de modem). Tratam-se de placas que possuem sua própria interface serial e os circuitos de modulação e demodulação. Modems externos são ligados diretamente a uma das interfaces seriais existentes no PC (COM1 ou COM2). Caso o mouse esteja ligado na COM1, ou modem externo deverá ser ligado na COM2. A interface serial existente em um modem interno é acrescentada às que já existem no computador. Por exemplo, se já existem as interfaces COM1 e COM2, a interface serial do modem interno pode ser configurada como COM3 ou COM4. Existem entretanto, outras formas de numerar essas interfaces, dependendo de como é feita a sua instalação. Data, Fax e Voice Modems Os primeiros modems eram usados exclusivamente para transferir dados. Seria portanto correto chamá-los pelo termo data modem. Posteriormente, foram criados modems especiais para transferir fax. Eram chamados de fax modems. Finalmente, foram produzidos modelos capazes de transferir dados e fax. De acordo com esta nomenclatura, teríamos: Data modem: Trata-se de um modem capaz de transmitir e receber dados. Fax modem: É um modem capaz de transmitir e receber fax. Data/Fax modem: É capaz de transmitir e receber dados e fax. 16-8 Hardware Total Esta nomenclatura nem sempre é seguida à risca. É muito comum usar o termo fax/modem para designar um modem capaz de transmitir e receber dados e fax. Posteriormente surgiu um novo recurso nos modems, que é a transmissão e recepção de sinais de áudio, tipicamente a voz. Trata-se de uma mistura de modem com placa de som. Com esses modems, (geralmente chamados de voice modems), o usuário pode falar e ouvir, ao mesmo tempo em que está sendo feita uma transmissão ou recepção de dados. Seria correto chamar esses modems pelo termo data/fax/voice modems. Através de softwares apropriados, esses modems podem ser usados como um telefone computadorizado, com recursos de secretária eletrônica e viva-voz. Atualmente todos os modems são capazes de operar com dados e fax. São entretanto bastante comuns os modelos que além de dados e fax, operam também com sinais de voz. Taxas de transmissão Uma das mais importantes caraterísticas de um modem é a sua taxa de transmissão. Normalmente é medida em bps (bits por segundo), e está diretamente relacionada com a rapidez com a qual os dados são transmitidos ou recebidos. Seria intuitivo pensar que, para saber o número de bytes que um modem pode transmitir por segundo, bastaria dividir por 8 o número de bits transmitidos a cada segundo. Por exemplo, um modem de 14.400 bps transmitiria 14.400/8 = 1800 bytes por segundo. Está errado, pois na verdade, cada byte requer bits adicionais chamados start bit e stop bit, que servem para efeitos de sincronização, permitindo que o receptor saiba exatamente onde começa e onde termina cada byte. Adicione a isto, o fato dos modems atuais realizarem compressão de dados, o que permite obter ganhos na taxa de transmissão. Dependendo dos dados que estão sendo transmitidos, podem ser obtidas elevadas taxas de transmissão. Por exemplo, arquivos de texto podem ser bastante compactados, o que resulta em taxas de transmissão mais elevadas. Já o mesmo não pode ser dito sobre arquivos EXE, arquivos ZIP, e arquivos gráficos, como os do tipo GIF e JPG, muito comuns na Internet. A maioria dos modems utilizados nos anos 80 apresentavam taxas de transmissão baixíssimas. Eram comuns os modelos de 300 bps. Com a evolução da tecnologia, foi possível produzir modems cada vez mais velozes, Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-9 mesmo continuando a usar as problemáticas linhas telefônicas. Em 1995 tornaram-se comuns os modems de 28.800 bps, em 1996 chegaram os modelos de 33.600 bps e em 1997 já estavam a caminho os modems de 56K bps, que se tornaram comuns a partir de 1998. Modems antigos É possível que você encontre alguns modelos de modem bem antigos e obsoletos, apesar de poderem funcionar até mesmo com o Windows 95. Entretanto, não é nada vantajoso utilizar esses modelos antigos. Por exemplo, um obsoleto modem de 2.400 bps demora 20 vezes mais para fazer o mesmo trabalho que um modem de 56k bps. Para fazer, por exemplo, a recepção de um arquivo de 600 kB usando um modem de 56k bps, são necessários, na melhor das hipóteses, cerca de 2 minutos. Usando um modem de 2.400 bps, são necessários 40 minutos, no mínimo. Levando em conta os gastos na conta telefônica, concluímos que a economia de tempo acaba por pagar o custo do modem mais veloz. Quando terminou a reserva de mercado de informática no Brasil e as pessoas começaram a comprar PCs em maior escala, eram comuns os modems de 2.400 bps. Muitos usuários compraram este tipo de modem. Os modems mais velozes eram, na época, os de 9.600 bps, mas seus preços eram muito elevados. Depois de algum tempo foram lançados os modelos de 14.400 bps, 50% mais velozes que os de 9.600 bps. Entre esses antigos modems de 2.400 bps, encontrávamos diversas variações: a) Modems para apenas transmissão e recepção de dados, a 2.400 bps. b) Modems exclusivos para transmissão e/ou recepção de fax, a 9.600 bps. c) Modems para transmissão e recepção de dados a 2.400 bps, e transmissão de fax a 9.600 bps. d) Modems para transmissão e recepção de dados a 2.400 bps, além de transmissão e recepção de fax a 9.600 bps. Nesta época, muitos usuários compravam gato por lebre. Apesar dos dados serem transmitidos a apenas 2.400 bps, esses modems transmitiam e recebiam fax na velocidade padrão de 9.600 bps. Alguns fabricantes anunciavam esses modems como sendo de 9.600 bps, mas na verdade esta velocidade era válida apenas para fax, continuando os dados a trafegar na velocidade de 2.400 bps. 16-10 Hardware Total Modems de 14.400 bps Por volta de 1994 tornaram-se populares os modems de 14.400 bps. Praticamente todos os modelos eram capazes de transmitir e receber dados a 14.400 bps, e transmitir e receber fax a 9.600 bps. Entretanto, para os que não estavam interessados em fax, continuaram sendo oferecidos modelos um pouco mais baratos, capazes apenas de transmitir e receber dados. Modems de 14.400 foram muito usados até 1997, mesmo depois do surgimento dos modems de 28.800 bps. Esses modems são considerados obsoletos devido à lentidão nos seus acessos à Internet. Entretanto ainda é aceitável utilizá-los para transmitir e receber fax. Modems de baixa velocidade, como os de 14.400, eram aceitáveis antes da popularização da Internet. Antes disso, o principal uso dos modems era o acesso a BBS. Este tipo de acesso era totalmente orientado a texto. Operando a 14.400 bps era possível preencher a tela inteira em menos de 1 segundo. Com a Internet, os acessos passaram a ser gráficos, exigindo um tráfego de dados muito maior. Tornou-se necessário usar modems mais velozes. Modems de 28.800 bps Esses modems foram vendidos entre 1995 e 1997. Foi o final da época dos BBSs e o início da popularização da Internet. Ao receber dados, esses modems obtiam uma taxa de cerca de 200 kB a cada minuto. Ofereciam velocidade aceitável para o acesso à Internet. A transmissão e recepção de fax nesses modems é mais rápida que nos seus antecessores, chegando a 14.400 bps. Apenas os dados são transmitidos a 28.800 bps. Modems de 33.600 bps Em meados de 1996, o padrão V.34, usado nas transmissões a 28.800 bps, foi revisto e passou a permitir operar de forma um pouco mais rápida, chegando a 33.600 bps. A partir de então, os modelos de 28.800 bps passaram a ser vendidos, já adaptados para operar a 33.600 bps. Este aumento de velocidade não requer alterações no projeto das placas, usando os mesmos chips da versão de 28.800. Apenas alterações no firmware (ou seja, na memória ROM existente na placa de modem) eram necessárias. Os fabricantes passaram a comercializar, por um pequeno custo, uma ROM que o próprio usuário instala no lugar da antiga, fazendo assim o upgrade do seu modem de 28.800 bps para 33.600 bps. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-11 Figura 16.7 O caminho do usuário até o provedor de acesso à Internet. A figura 7 mostra o caminho entre o usuário e um provedor de acesso à Internet, operando com modems de 33.600 bps. Também pode representar o caminho entre dois usuários que vão trocar dados através de modems. O modem do primeiro usuário (partindo da esquerda) envia e recebe sinais analógicos pela linha telefônica. Esses sinais chegam à central do bairro, no qual são feitas conversões para o sistema digital. Dados analógicos transmitidos pelo modem do primeiro usuário pela linha telefônica são convertidos para o formato digital, sendo então enviados através da rede telefônica, à central do bairro onde está o segundo usuário (ou o provedor de acesso à Internet). A digitalização desses sinais é feita em 8 bits e com taxa de amostragem de 8 kHz (8000 amostras por segundo), suficiente para transmitir voz com boa qualidade. Na central do primeiro usuário, dados que chegam pela rede telefônica, na forma digital, são novamente transformados para o formato analógico, sendo então transmitidos pela linha até o modem do usuário. O mesmo processo ocorre na outra extremidade (segundo usuário ou provedor de acesso). A máxima taxa obtida pelo sistema é de 35.000 bits por segundo, mas os modems utilizam um limite um pouco menor, 33.600 bps. Observe que o principal ponto fraco do sistema telefônico é a conexão entre a central e o usuário, ou seja, os fios de cobre que formam cabos aéreos ou subterrâneos, sujeitos e interferências e ruídos. A comunicação entre as centrais é feita por sinais digitais em meios de melhor qualidade (fibras óticas ou microondas) e transporta 64.000 bits por segundo (8000 amostras de 8 bits por segundo). A baixa qualidade da linha analógica que liga o usuário à central, aliada ao ruído de quantização que ocorre na conversão do sinal analógico para digital (arredondamentos devidos à quantização em 8 bits) limitam a taxa de transmissão para um valor em torno de 35.000 bits por segundo. Linhas modernas utilizam transmissão por fibra ótica, ao invés de fios de cobre. O sinal tem forma analógica apenas entre o usuário e o poste telefônico mais próximo. A partir do poste, entra em cena a fibra ótica, que transmite os dados já na forma digital. 16-12 Hardware Total Modems de 56k bps O aumento da velocidade de transmissão de dados para 56k bps foi obtido através da eliminação de conversores A/D junto ao provedor, o que resultou no cancelamento do ruído de quantização. A conexão completa é mostrada na figura 8. A grande diferença está na linha que liga o provedor de acesso à sua central. São linhas digitais, e portanto não necessitam das etapas de modulação e demodulação feitas na central. Os sinais enviados pelo modem do provedor, já no formato digital, são enviados diretamente à rede telefônica. Da mesma forma, sinais recebidos pela rede telefônica, no formato digital, são enviados diretamente ao modem digital do provedor. Figura 16.8 Conexão a 56k. Linhas digitais são caras, e não se justifica o seu uso por usuários comuns. Para um provedor de acesso à Internet, o alto custo dessas linhas é justificável. O usuário continua a utilizar uma linha comum, ligada à central do seu bairro. Seu modem de 56k recebe e transmite sinais analógicos por esta linha. Note que para dados que trafegam do provedor ao usuário, não existe conversor A/D (ADC), portanto não existe ruído de quantização. Taxas de transferência mais elevadas podem ser obtidas, chegando mais próximas do limite teórico de 64.000 bps. Devido à qualidade da conexão analógica existente entre o modem do usuário e a sua central, velocidades de 64.000 bps não podem ser obtidas. Por conta dessas imperfeições, o limite máximo a ser utilizado é 56.000 bps. Na prática as velocidades obtidas são um pouco menores, em torno de 52.000 bps. Observe que os sinais que trafegam do usuário até o provedor passam pelo conversor A/D existente na central do usuário. Este conversor gera ruído de quantização, portanto a operação a 56k bps não é permitida neste sentido. A transferência de dados do usuário para o provedor ocorre a no máximo 33.600 bps. Modems ISDN Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-13 Esses modems são utilizados em linhas digitais. Não confunda linha digital com linha de central digital. Todas as linhas telefônicas modernas têm central digital, mas praticamente todas são analógicas. Quando é usado um modem ISDN, não existe conversão de dados entre os formatos analógico e digital. Os dados saem do computador na forma digital, trafegam pela linha em formato digital, passam pelo sistema telefônico e finalmente chegam ao provedor totalmente digitais. O caminho inverso também é totalmente digital. Sendo assim a taxa de transferência obtida é a mesma usada pelo sistema telefônico digital, ou seja, 64.000 bps. Voice modem Praticamente todos os fabricantes de modems oferecem certos modelos com capacidade de transmissão e recepção de voz. Esses modems podem ser usados como telefones, além de operar como uma secretária eletrônica sofisticada (answer machine). Essas placas, mediante um software de comunicação fornecido em conjunto, podem responder chamadas, ditar mensagens sonoras e até mesmo armazenar recados na forma de voz, ou seja, digitalizam o som recebido, armazenando-o em arquivos WAV. Certos modelos são speakerphone capable. Isso significa que podem usar o recurso de “viva voz”, ou seja, utilizar o seu microfone e os alto falantes para conversação telefônica. Voice modems possuem na sua parte traseira, além dos conectores para a linha telefônica e para um telefone, uma conexão para um microfone e outra para uma caixa de som (figura 9). Figura 16.9 Conexões na parte traseira de um voice modem. Modems ISA e PCI Durante muitos anos os modems foram fabricados na forma de placas ISA de 8 bits. Apesar do barramento ISA ser obsoleto, é extremamente veloz em comparação com as linhas telefônicas. Mais recentemente (final dos anos 90) esses modems passaram a ser produzidos em placas ISA de 16 bits. O objetivo não era o aumento da velocidade, e sim aumentar o número de opções de IRQ para serem usadas. Modems ISA de 8 bits só ofereciam as 16-14 Hardware Total opções IRQ3, IRQ4, IRQ5, IRQ7 e IRQ9. Parece um bom número de opções, mas normalmente a IRQ3 e a IRQ4 já estão ocupadas pela COM1 e COM2, a IRQ5 já está ocupada pela placa de som, a IRQ7 ocupada pela LPT1 e a IRQ9 muitas vezes usada pela placa de vídeo. Era necessário fazer remanejamentos dessas IRQs, até que chegaram os modems de ISA de 16 bits, que ofereciam ainda a IRQ10, IRQ11 e IRQ12. Figura 16.10 Modem ISA de 8 bits. Atualmente são mais comuns os modems internos que usam o barramento PCI. Não existe vantagem no que diz respeito à velocidade, e sim na flexibilidade de instalação. Os PCs modernos apresentam poucos slots ISA e muitos slots PCI. O uso do barramento PCI passou a ser uma solução para o problema da baixa disponibilidade de slots ISA. Na verdade o que tem ocorrido é a eliminação do barramento ISA dos PCs modernos, tanto no que diz respeito às placas de CPU como nas placas de expansão (isto é um requisito básico do padrão PC99). Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-15 Figura 16.11 Um modem PCI. Dispositivos de multimídia Praticamente não existem mais computadores “mudos”. Todos os PCs modernos devem ser capazes de reproduzir sons. Música, voz, efeitos sonoros em geral, são conseguidos com o uso de uma placa de som. O drive de CD-ROM é o companheiro inseparável da placa de som. Quando um PC é equipado com esses dois dispositivos, dizemos que se trata de um “PC Multimídia”. Na verdade todos os PCs modernos são multimídia. As placas de som e os drives de CD-ROM tornaram-se tão baratos que não se justifica mais produzir PCs sem esses componentes. Multimídia é a integração de imagens e sons em um computador. Por exemplo, quando um PC está exibindo um filme na tela, dizemos que esta é uma aplicação de multimídia. Um caso típico são as enciclopédias eletrônicas. Além de podermos ler textos e ver imagens na tela, podemos ainda ouvir sons e ver pequenos filmes sobre os assuntos explicados. Arquivos de som e vídeo são em geral muito grandes, por isso precisam ser armazenados em um meio de alta capacidade. Pelo menos até agora, o meio de armazenamento de alta capacidade mais popular é o CD-ROM, mas o DVD-ROM tende a substituí-lo, devido à sua capacidade bem mais elevada. No início dos anos 90, os programas eram pequenos e cabiam em alguns poucos disquetes. Esses disquetes tornaram-se insuficientes quando os programas passaram a incluir sons, que eram armazenados em arquivos muito grandes. O CD-ROM era a solução para o problema. São discos baratos e de elevadíssima capacidade. No início, apenas arquivos de som e vídeo necessitavam do espaço disponível em um CD-ROM. Com o passar dos anos, outros arquivos passaram a apresentar tamanhos elevados. Hoje é 16-16 Hardware Total comum encontrar softwares que mesmo sem usar muitos arquivos de som e vídeo, chegam a ocupar algumas centenas de megabytes. Praticamente todos os softwares modernos apresentam arquivos muito grandes, portanto são sempre vendidos na forma de CD-ROM, e não mais em disquetes. Podemos citar entre as principais aplicações das placas de som e drives de CD-ROM, as seguintes:          Ouvir CDs de áudio Ouvir músicas digitalizadas no formato MP3 Ver filmes na tela Ouvir textos falados Gravar sons Comandar o computador pela voz Ouvir músicas sintetizadas Fazer composições musicais Ouvir os sons digitalizados e as trilhas sonoras dos jogos Vamos então conhecer um pouco melhor os drives de CD-ROM, a placa de som e outros dispositivos usados em multimídia. CDs e seus drives Os CDs usados em computadores são muito parecidos com os CDs musicais, conhecidos pelo grande público. O próprio computador é capaz de, através do seu drive de CD-ROM, reproduzir as músicas dos CDs de áudio. Este é portanto o primeiro tipo de CD que um computador pode manipular: CDs de áudio, ou CD-DA (Digital Audio). O outro tipo de CD bastante utilizado nos computadores é o chamado CDROM. O termo “ROM” significa “Read Only Memory”, ou seja, memória para apenas leitura. Um CD-ROM portanto é utilizado apenas em operações de leitura, não podendo ser usado para gravações. O CD-ROM é também um meio de armazenamento permanente, ou seja, os dados não são perdidos quando o PC é desligado. Atualmente a maioria dos programas são vendidos armazenados em CD-ROMs. Existem CDs especiais que permitem operações de gravação, mas precisam ser usados em drives especiais. São o CD-R e o CD-RW. O CD-R é um CD que pode ser gravado uma única vez. Uma vez gravado, pode ser lido normalmente como se fosse um CD-ROM. Pode ser lido em qualquer drive Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-17 de CD-ROM. Este tipo de CD é ideal para fazer cópias de dados que não serão alterados. Digamos por exemplo que você compra um jogo em CD para seu filho de 7 anos (se você não tem um filho pequeno, que tal então um irmão mais novo, ou então você mesmo, que se não for cuidadoso, pode colocar os CDs em risco – ou colocar riscos nos CDs!). Se não quer correr o risco do CD-ROM original ser arranhado acidentalmente, faça uma cópia em um CD-R. Use a cópia e guarde o CD-ROM original. Um disco CD-R é bastante barato. Os de melhor marca custam por volta de 3 a 5 reais, e os piores chegam a custar entre 1 e 2 reais. Existe outro tipo de CD gravável bastante utilizado, chamado CD-RW. Este CD pode ser gravado cerca de 1000 vezes. Podemos então gravar dados, apagar, gravar novamente, e assim por diante. Em breve teremos discos CDRW capazes de receber mais de 10.000 gravações. Um CD-RW pode ser lido em qualquer drive de CD-ROM, desde que não seja muito antigo. Drives de CD-ROM produzidos antes de 1997 (que são minoria atualmente) não podem ler corretamente um CD-RW. Os drives capazes de ler CD-RW são os do tipo multiread. São aqueles com velocidades de 32x e superiores. Um disco CD-RW custa entre 5 e 15 reais, mas assim como ocorre nos modelos CD-R, existem mídias de baixa e de alta qualidade. Para gravar discos CD-R e CD-RW, precisamos utilizar um gravador de CDs. Os primeiros desses gravadores eram capazes de gravar apenas discos CD-R. Os atuais gravam tanto CD-R como CD-RW. Com um gravador apropriado e usando esses discos, o usuário pode facilmente fazer cópias dos seus programas e dados importantes. Existe outro tipo de CD capaz de gravar uma fabulosa quantidade de dados, chamados de DVD. Os discos CD-ROM, CD-R e CD-RW gravam 650 MB de dados. Um disco DVD armazena até 17 GB de informação. É utilizado para armazenar filmes digitais e programas. Ainda são relativamente raros, mas a tendência é que venham a substituir os CD-ROMs. Resumindo, os tipos de drives mais comuns são: a) Drive de CD-ROM  Lê CDs de áudio, CD-ROM, CD-R e CD-RW. b) Drive de CD-RW  Lê CDs de áudio, CD-ROM, CD-R e CD-RW.  Grava CD-R e CD-RW 16-18 Hardware Total c) Drive de DVD-ROM  Lê CDs de áudio, CD-ROM, CD-R e CD-RW, DVD-ROM e DVDVídeo. d) Drive de CD-RW leitor de DVD  Lê CDs de áudio, CD-ROM, CD-R e CD-RW, DVD-ROM e DVDVídeo.  Grava CD-R e CD-RW Este último tipo é o mais versátil (e também mais caro). É capaz de ler praticamente qualquer tipo de CD, além de ser capaz de gravar e mídias CD-R e CD-RW. Existem ainda drives que gravam DVDs, mas ainda são bastante caros. Velocidades Uma característica importante de qualquer leitor de CDs é a velocidade de leitura de CD-ROMs. Encontramos no mercado drives de CD-ROM com velocidades 32x, 36x, 40x, 44x, 48x, 52x, e assim por diante. Os primeiros drives de CD-ROM eram 1x (single speed). Eles liam dados com a mesma velocidade dos CDs de áudio digitalizado: 150 kB por segundo. Logo surgiram modelos de velocidade dupla (2x, 300 kB/s), tripla (3x, 450 kB/s), quadrupla (4x, 600 kB/s) e assim por diante. A cada ano são lançados modelos mais velozes. Os drives vendidos entre os anos 2000 e 2001 tinham velocidades de leitura na faixa de 50x. A tabela abaixo mostra as velocidades dos drives de CD-ROM produzidos nos últimos anos e sua taxa de transferência. Modelo Taxa 1x 2x 3x 4x 6x 8x 10x 12x 16x 20x 150 kB/s 300 kB/s 450 kB/s 600 kB/s 900 kB/s 1200 kB/s 1500 kB/s 1800 kB/s 2400 kB/s 3000 kB/s Modelo 24x 32x 36x 40x 44x 48x 52x 56x 60x 64x Taxa 3600 kB/s 4800 kB/s 5400 kB/s 6000 kB/s 6600 kB/s 7200 kB/s 7800 kB/s 8400 kB/s 9000 kB/s 9600 kB/s Nos gravadores de CDs, a velocidade de gravação é bem menor que a de leitura. Encontramos modelos capazes de gravar CD-R em 1x, 2x, 4x, 8x e Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-19 16x. Discos CD-RW precisam ser gravados mais lentamente. Encontramos modelos que gravam em 1x, 2x, 4x e 8x. Um gravador de CD-RW sempre tem indicadas suas três velocidades: leitura, gravação de CD-R e gravação de CD-RW. Por exemplo, um modelo 8x4x32 grava discos CD-R em até 8x, grava discos CD-RW em até 4x e lê CDs em 32x. A tendência é que tanto a velocidade de leitura como as de gravação continuem aumentando nos modelos novos. Drives de CD-ROM Podemos ver um típico drive de CD-ROM na figura 12. Figura 16.12 Drive de CD-ROM. Na sua parte traseira, existem conexões para a fonte de alimentação, para o cabo de dados (que deve ser ligado à interface que controla o drive, em geral localizada na placa de som), e para o cabo de áudio (também localizado na placa de som). Podemos ver essas conexões na figura 13. Figura 16.13 Parte traseira de um drive de CD-ROM. 16-20 Hardware Total Na parte frontal do drive de CD-ROM, mostrada na figura 14, vemos a bandeja para colocação de CDs, uma conexão para um fone de ouvido estéreo (para ouvir diretamente o som reproduzido por CDs de áudio, caso não desejemos fazê-lo através da placa de som), um controle de volume (para controlar o volume do som que é enviado para este fone), um botão Load/Eject, e ainda um botão Play. Em alguns modelos, existe também a indicação da sua velocidade. Figura 16.14 Parte frontal de um drive de CD-ROM. Você poderá encontrar diferenças entre os diversos modelos de drives de CD-ROM, tanto nos controles da sua parte frontal, como nas conexões da sua parte traseira. Por exemplo, existem modelos mais antigos que não possuem o botão Play, enquanto existem modelos mais modernos que possuem botões adicionais, como Rewind, Stop, etc. Alguns drives de CDROM chegam a possuir um sensor infravermelho, para que possamos comandar os sons através de um controle remoto, como é o caso dos modelos Infra, da Creative Labs. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-21 Figura 16.15 Drive de CD-ROM com controle remoto. Os drives Infra da Creative Labs possuem um sensor infravermelho, e são acompanhados de um controle remoto, ambos mostrados na figura 15. Este controle remoto não controla apenas funções relacionadas com CDs de áudio. Pode controlar também o volume de arquivos MIDI e WAV no Windows, e ainda fornece, para esses arquivos, comandos como Pause, Stop, Play, Rewind, etc. Ao invés de usar o mouse para ativar o Mixer do Windows (através do alto falante existente na parte direita da barra de tarefas), o usuário pode ativar os seus comandos mais rapidamente, usando o controle remoto. Quanto à parte traseira dos drives de CD-ROM, as principais diferenças dizem respeito ao tipo de interface utilizada. Os modelos atuais utilizam, em quase sua totalidade, a interface IDE. Portanto, esses modelos possuem um conector IDE de 40 pinos, e ainda jumpers para selecionamento Master/Slave, típicos de dispositivos IDE. Existem ainda alguns modelos SCSI, com um conector para cabo flat SCSI de 50 pinos, e ainda um grupo de chaves usadas para definir o “SCSI ID”, ou seja, o número com o qual o drive será diferenciado dos demais dispositivos SCSI ligados na sua controladora. Entre os modelos mais antigos, eram comuns os que utilizavam as interfaces proprietárias. O tamanho do conector para o cabo de dados variava bastante, dependendo do fabricante do drive. Ainda na parte traseira do drive de CD-ROM, podemos encontrar um conector de áudio digital. Os drives de CD-ROM são ligados à placa de som através de um cabo analógico. São usados na reprodução de CDs musicais. Praticamente todos os drives modernos possuem duas saídas de áudio, sendo uma analógica e uma digital. Na placa de som, a entrada mais comum é a analógica, mas modelos mais sofisticados possuem também uma entrada de áudio digital. Essas placas de som são acomapanhadas do cabo de áudio 16-22 Hardware Total digital apropriado, e podem ser ligadas na saída digital do drive de CDROM. CAV e CLV Os primeiros drives de CD-ROM operavam em um modo de rotação chamado CLV (Constant Linear Velocity, ou Velocidade Linear Constante). Sua velocidade de rotação variava, com o objetivo de manter uma taxa de transferência constante, o que era exigido para a reprodução de CDs de áudio. A partir da velocidade de 16x, os drives de CD-ROM passaram a usar um novo processo de rotação ao invés do CLV, que é o CAV (Constant Angular Velocity, ou velocidade angular constante). Ao invés de girar o disco com velocidade variável, de modo a obter a mesma taxa de transferência, tanto nas trilhas internas como nas externas, os drives CAV giram o disco em uma velocidade constante. A vantagem deste processo é um tempo de acesso menor, já que o disco não precisa ser acelerado e desacelerado de acordo com os movimentos da cabeça. A desvantagem é que a taxa de transferência mais elevada só é obtida nas trilhas externas. Interfaces para drive de CD-ROM Quando foram lançados os primeiros drives de CD-ROM, não existia um tipo de interface padronizada para esses dispositivos. Seus fabricantes não queriam esperar pela especificação de um padrão de interface, mesmo porque os padrões só são estabelecidos depois que o produto já está popularizado, ou pelo menos amadurecido. Produziram então suas próprias interfaces para controlar seus drives de CD-ROM. Este tipo de interface, que não utiliza nenhum padrão industrial, sendo usada especificamente para um único dispositivo produzido por um único fabricante, é chamado de Interface Proprietária. Os primeiros drives de CD-ROM eram portanto acompanhados de suas respectivas interfaces proprietárias. A figura 16 mostra o conjunto que acompanhava o drive de CD-ROM Mitsumi, de velocidade simples, muito vendido em 1993. Todos os modelos eram naquela época, acompanhados de acessórios como os mostrados nesta figura. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-23 Figura 16.16 Drive de CD-ROM acompanhado de placa de interface proprietária, driver e cabos. Além do drive e de sua interface, era fornecido um disquete com um driver para permitir o seu funcionamento em ambiente MS-DOS, e também em Windows (que na época, era o Windows 3.1). Eram fornecidos ainda um cabo flat para conexão com a placa de interface proprietária, e um cabo de áudio para conexão com a placa de som. Mesmo que o computador não possuísse uma placa de som, era possível conectar o cabo de áudio diretamente na interface proprietária, e nesta, eram conectadas as caixas de som. A partir do lançamento da placa Sound Blaster Pro, as placas de som passaram a embutir interfaces para drives de CD-ROM. Naquela época, ainda reinavam as interfaces proprietárias, e portanto era impossível usar uma interface que permitisse a conexão de qualquer modelo de drive de CD-ROM. Era preciso escolher um modelo, a menos que a placa fosse equipada com várias interfaces diferentes. A Creative Labs contratou a compra de drives da Panasonic, e colocou na Sound Blaster Pro, uma interface para este modelo de drive. Mais tarde foi lançada a placa Sound Blaster 16 MCD (Multi-CD), equipada com três interfaces proprietárias para drives de CD-ROM da Sony, Mitsumi e Panasonic. A placa possuía três conectores diferentes para a ligação do modelo de drive apropriado, como vemos na figura 17. 16-24 Hardware Total Figura 16.17 Conectores para drives de CD-ROM na placa Sound Blaster 16 MCD. No tempo das interfaces proprietárias, a única forma de obter padronização era usando interfaces SCSI. Apesar de ser uma solução cara para quem deseja usar um único dispositivo SCSI, este tipo de interface é desde os anos 80, um padrão industrial amplamente aceito. Alguns fabricantes, como a Plextor, a NEC e a Sony passaram a produzir drives de CD-ROM SCSI. Eram conectados à placa de som apenas através do cabo de áudio. O cabo de dados era ligado a uma placa controladora SCSI. A própria Creative Labs lançou um modelo chamado Sound Blaster 16 SCSI-2, equipado com uma interface SCSI. Desta forma era possível usar drives de CD-ROM SCSI, sem ter que usar uma controladora SCSI adicional. A ligação entre o drive de CD-ROM e a placa de som através de uma interface proprietária, ou através de uma interface SCSI embutida, ou por uma interface IDE embutida, é feita como mostra a figura 18. Observe que entre o drive e a placa de som existem as ligações do cabo de dados e do cabo de áudio. A figura mostra também os diversos dispositivos que podem ser ligados à placa de som, como caixas de som, joystick, microfone, etc. *** 75% *** Figura 16.18 Ligação entre o drive de CDROM e a placa de som. Os atuais drives de CD-ROM usam o padrão IDE, e não são mais fornecidos junto com interface proprietária. São ligados diretamente na placa de som, Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-25 ou então em uma das interfaces IDE existentes na placa de CPU. As placas de som modernas também não são mais fornecidas com interfaces IDE, já que todas as placas de CPU possuem duas dessas interfaces. A padronização dos drives de CD-ROM IDE trouxe inúmeras vantagens. Uma delas é a questão da velocidade. No tempo das interfaces proprietárias, cada vez que era lançado um modelo de drive mais veloz, era preciso usar uma nova interface proprietária. Uma placa de som antiga não podia portanto ser ligada em um drive de CD-ROM mais novo e mais veloz. Por exemplo, a Sound Blaster Pro aceitava apenas a conexão de um drive de CD-ROM Panasonic, de velocidade simples, não permitindo a ligação de drives de velocidade dupla. Com os drives IDE não existe este problema. Qualquer placa de som equipada com uma interface IDE pode receber a instalação de qualquer drive de CD-ROM IDE, não importando sua velocidade. Placas de som Existem placas de som de todos os tipos e todos os preços. As mais baratas são as que chamamos de “som onboard”, embutido na placa de CPU. Seu preço é praticamente zero, já que as placas de CPU com este recurso normalmente não são mais caras por possuí-lo. Existem placas de som simples e de baixo custo, mas com som bastante satisfatório. Os sons gerados por essas placas possuem características semelhantes à dos sons gerados por CDs musicais. Encontramos ainda placas mais sofisticadas, com múltiplos canais polifônicos. Essas placas são capazes de reproduzir os instrumentos de uma orquestra com grande perfeição. A maioria delas utiliza o que chamamos de wave table synthesis. Elas possuem em sua memória ROM, as notas musicais digitalizadas a partir de instrumentos musicais reais, portanto reproduzem esses sons com grande perfeição. Antes desta tecnologia se tornar comum, os instrumentos musicais eram “imitados” por um circuito chamado “sintetizador FM”. O som deste circuito é parecido com o de instrumentos musicais verdadeiros, porém é possível notar a diferença, a música é um pouco sintética. A primeira placa popular a utilizar síntese por wave table foi a Sound Blaster AWE32 (AWE = Advanced Wave Effects). Ela possuía 32 canais polifônicos (ou seja, podia reproduzir até 32 notas musicais simultâneas), sendo que cada um desses canais é gerado por wave table. Quando esta placa surgiu no mercado, muitos usuários pensavam que seu “32” significava 32 bits. Na 16-26 Hardware Total verdade era uma placa de 16 bits (sons digitalizados com 16 bits, da mesma forma que é o som dos CDs musicais). Infelizmente a maioria das pessoas continuou pensando que se tratavam de 32 bits. Surgiram novas placas com mais canais polifônicos: Sound Blaster AWE64 (64 canais), Sound Blaster PCI 128 (128 canais), e assim por diante. Vendedores pouco confiáveis alimentaram para seus clientes a idéia de que se tratavam de placas de 64, 128, 256 bits, e assim por diante. As placas de última geração possuem recursos sonoros ainda mais avançados, visando dar maior realismo aos jogos. São placas com saídas para 4 alto falantes, ficando 2 localizados à frente do usuário e os outros dois atrás. Desta forma é possível jogar tendo a sensação de que estamos localizados no ambiente real. Por exemplo, em um jogo de corridas, podemos ouvir um carro se aproximando por trás, graças aos alto falantes traseiros. Possuem ainda o chamado “som ambiental”. Dependendo do ambiente onde estamos posicionados no jogo, o som assume características próprias. Em um jogo de corridas, por exemplo, podemos ouvir o eco do motor do carro sobre um muro ao longo da estrada, ou ouvir o som com mais eco quando passamos sob uma ponte, ouvir os ecos dos tiros dependendo do tamanho do ambiente. Para quem gosta de jogos, não apenas o realismo visual, mas também o realismo sonoro é muito importante. Esta é a diferença entre ter uma placa de som simples e uma sofisticada, como a Sound Blaster Live, com 256 canais polifônicos, saída para 4 alto falantes, síntese por wave table e som ambiental. Conexões sonoras Toda placa de som possui entradas e saídas sonoras. Algumas delas ficam localizadas na parte traseira da placa. Podemos citar as conexões para microfone e alto falantes. Outras entradas sonoras ficam localizadas na parte interna da placa, como é o caso da ligação com o drive de CD-ROM. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-27 Figura 16.19 Conectores típicos de uma placa de som. Se você simplesmente conectar o alto falante na saída sonora correta, seu computador poderá reproduzir sons. Entretanto para extrair o máximo da sua placa de som, é preciso conhecer melhor suas entradas e saídas sonoras. MIC Esta é uma entrada para conexão de microfone. Podemos encontrar no comércio, diversos modelos de microfones para PC. Desta forma podemos gravar sons e através de programas apropriados, comandar o computador através de comandos de voz. Line IN Esta é uma entrada capaz de receber sons provenientes de aparelhos de som, videocassetes, receptores de parabólica, etc. Você pode, por exemplo, digitalizar sons dos seus filmes prediletos e usá-los para sonorizar o Windows. Line Out Esta é uma saída sonora sem amplificação. Através dela temos acesso a todos os sons gerados pelo PC. Podemos ligá-la em um amplificador, ou então em caixas de som amplificadas. Speaker Out Quando presente na placa de som, reproduz o mesmo som existente na saída Line Out. A diferença é que este som é amplificado. Podemos ligá-lo diretamente em caixas de som passivas (sem amplificação). Front / Rear 16-28 Hardware Total São dois conectores existentes nas placas de som quadrifônicas. Nessas placas, ao invés de encontrarmos duas saídas independentes Line Out e Speaker Out, temos as saídas Front (alto falantes frontais) e Rear (alto falantes traseiros). A maioria das placas de som que possui essas conexões não oferece amplificação, portanto devem ser ligadas em caixas de som com amplificação própria. Joystick / MIDI Todas as placas de som possuem uma conexão para joystick. Os jogos são as principais aplicações sonorizadas para um PC, portanto o uso do joystick é praticamente obrigatório nesses casos. Algumas placas já aboliram a interface de joystick, e neste caso o joystick usado deve ser do tipo USB. Este conector também serve para ligar ao computador, dispositivos MIDI (Musical Instruments Digital Interface). CD-IN Esta conexão é interna, ou seja, fica na parte da placa de som interna ao gabinete, e não na parte traseira. Através dela chegam à placa de som, os sons provenientes do drive de CD-ROM quando é tocado algum CD de áudio. Algumas vezes os técnicos esquecem de fazer esta ligação, e em conseqüência o PC fica sem som ao reproduzir CDs de áudio. Nas placas de som modernas, compatíveis com o padrão PC99, esses conectores utilizam um código de cores: Conector Joystick / MIDI Microfone Line IN Line Out / Front Rear Tipo DB-15 fêmea P2 estéreo P2 estéreo P2 estéreo P2 estéreo Cor Laranja Rosa Azul Verde Preto OBS: O padrão PC99 especifica cores para todos os conectores da parte traseira do computador, facilitando assim a sua localização. Características sonoras A placa de som possui um circuito chamado “conversor analógico-digital” (ADC). Este circuito faz medidas das intensidades sonoras e gera uma seqüência de números. Este processo é mostrado na figura 20. Para representar o som com melhor fidelidade é preciso usar um elevado número de amostras por segundo. Uma taxa de amostragem de 44 kHz, por exemplo, indica que são feitas 44.000 amostras por segundo. Isto é suficiente Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-29 para digitalizar todas as freqüências sonoras que o ouvido humano consegue captar. Para digitalizar voz com excepcional qualidade, basta usar 22 kHz, o que reduz pela metade o espaço necessário ao armazenamento. Taxas menores como 11 kHz ou 8 kHz também são usadas para voz, mas os resultados são considerados apenas bons, e não excelentes. Figura 16.20 O processo de digitalização de sons. O número de bits é outro fator ligado à qualidade sonora. As opções disponíveis são 8 bits e 16 bits. Com 16 bits temos excelente qualidade. Com 8 bits podemos perceber um leve chiado junto com o som digitalizado. Se isto não atrapalhar a compreensão, vale a pena fazer esta simplificação, pois o espaço necessário ao armazenamento é reduzido pela metade. Outra redução pela metade no espaço necessário para armazenar um som digitalizado é conseguida quando abrimos mão da estereofonia. A digitalização em dois canais (esquerdo e direito) é boa para música, mas para voz podemos usar digitalização em MONO. Todas as placas de som modernas são estéreo, mas podemos comandar a digitalização utilizando apenas um canal. O som digitalizado é convertido em um arquivo sonoro. No Windows este tipo de arquivo possui a extensão WAV (abreviatura de Wave, que significa onda, já que estamos nos referindo à representação de ondas sonoras). Os sons digitalizados podem ser novamente reproduzidos e convertidos em som analógico. Para isso os dados digitais passam por um circuito chamado 16-30 Hardware Total “Conversor digital-analógico” (DAC). Já na forma analógica, o som é amplificado e enviado às caixas de som. Este processo é representado na figura 21. Figura 16.21 Reprodução de sons digitais. Os sons dos CDs de áudio possuem excelente qualidade. São digitalizados em 16 bits, estéreo e com 44 kHz de taxa de amostragem. Este é o melhor tipo de som que o ouvido humano consegue perceber. Digitalizações feitas com mais de 16 bits e com taxas de amostragem superiores a 44 kHz não oferecem melhoramento perceptível. Quando comandamos a digitalização de sons, os arquivos sonoros gerados podem ser muito grandes sem necessidade. Para que os arquivos sonoros não fiquem muito grandes desnecessariamente, usamos digitalizações mais simplificadas. Para digitalizar uma conversação telefônica, por exemplo, não precisamos usar a mesma qualidade de um CD de áudio. Isto faria com que 1 segundo de conversação resultasse em um arquivo com cerca de 170 kB. Podemos conseguir resultados satisfatórios com uma digitalização mono, com 8 bits e 8 kHz de taxa de amostragem. Desta forma, 1 segundo de conversação resultará em um arquivo de apenas 8 kB. Som onboard Placas de som sofisticadas como a Sound Blaster Live, da Creative Labs, são recomendadas para quem quer excepcional qualidade e realismo sonoro nos jogos. Para quem fica satisfeito com sons mais simples, existe uma opção bastante econômica. Basta usar o “som onboard”, existente em diversas placas de CPU. Em geral esses chips sonoros não oferecem som quadrifônico, nem som ambiental, alguns deles apresentam um pequeno Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-31 número de canais polifônicos e não fazem síntese por wave table, mas permitem perfeitamente gerar sons inteligíveis. O som do motor de um carro em uma corrida realmente parecerá o som do motor de um carro. Apenas não teremos a sensação da aproximação de outros carros por trás, muitas vezes nem mesmo teremos a sensação de direita/esquerda, mas para aqueles com orçamento apertado, é uma boa opção. Abrindo mão de uma boa placa de som e utilizando o som onboard, podemos fazer uma boa economia no custo final do computador. Figura 16.22 Chip de som “onboard”. A figura 23 mostra os conectores existentes na parte traseira de uma placa de CPU ATX com som onboard. Além do conector para Joystick/MIDI, encontramos conexões de microfone, line-in e line-out. Figura 16.23 Conectores de som em uma placa de CPU com “som onboard”. Digitalização de sons O som que ouvimos no mundo real precisa, para ser processado e amplificado, ser transformado antes em sinais elétricos. Esta é a função do microfone, que transforma as ondas sonoras em corrente elétrica. Esta tensão elétrica assume amplitudes mais altas e mais baixas (correspondentes a sons de maior e menor intensidade) e com variações mais rápidas ou mais lentas (correspondentes a sons mais agudos e mais graves). A figura 24 mostra o 16-32 Hardware Total aspecto de um sinal sonoro, depois de convertido em tensões elétricas (trabalho do microfone). Figura 16.24 Representação elétrica de um sinal sonoro. Os sinais sonoros, depois de convertidos em impulsos elétricos, passam a fazer parte de uma categoria que os classifica como sinais analógicos. A principal característica dos sinais analógicos é que sua voltagem varia continuamente com o tempo, assumindo uma infinidade de valores, e cada um desses valores representa uma informação. Por exemplo, um sinal que varia rapidamente, mas com amplitude pequena, representa um som agudo de volume baixo. Figura 16.25 Gráfico representando uma voltagem analógica em função do tempo. A figura 25 mostra um gráfico de uma tensão analógica (do mesmo tipo que representa os sinais sonoros) em função do tempo. Para que este sinal possa ser lido e armazenado por um computador, é preciso que seja antes digitalizado. O processo de digitalização consiste em fazer uma seqüência de medidas dos valores de voltagem. Cada um desses valores é representado por um número inteiro. O sinal digitalizado passa a ser representado por esta seqüência de números. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-33 Figura 16.26 Digitalização de um sinal analógico, usando uma taxa de amostragem de 10 kHz. Na figura 26, o tempo está marcado em milionésimos de segundo. Está sendo feita uma amostra a cada 100 milionésimos de segundo, o que corresponde a 10.000 amostras por segundo, ou seja, uma taxa de amostragem de 10 kHz. Na amostragem, cada valor de voltagem é medido e convertido em um número inteiro. Esta seqüência de números é então armazenada em um arquivo que representa o som digitalizado. Neste exemplo, este arquivo armazenaria os seguintes valores: 60 101 121 140 83 42 36 22 45 44 131 95 113 87 99 141 128 124 125 80 135 122 O circuito existente na placa de som que realiza essas medidas repetitivas, gerando esta seqüência de números, é chamado de Conversor AnalógicoDigital, ou Conversor A/D (em inglês, Analog-to-Digital Converter, ou ADC). Em geral, quando realizamos uma digitalização, os dados ficam na memória RAM, e temos a condição de gerar um arquivo com os resultados. No Windows, são usados os arquivos de extensão .WAV para este fim. A partir dos dados digitalizados, é possível gerar novamente o sinal analógico que o originou. Esta operação é feita por um circuito chamado Conversor Digital-Analógico, ou Conversor D/A (em inglês, Digital-to-Analog Converter, ou DAC). Este circuito, também presente nas placas de som, recebe uma seqüência temporizada de valores numéricos e gera na sua saída, uma voltagem proporcional a esses números. O resultado é mostrado na figura 27. Apesar da representação por barras, o som resultante é similar ao original. O fato da onda não ser perfeitamente igual à original resulta em um pequeno chiado, que pode ser eliminado com o uso de taxas de amostragem mais elevadas. 16-34 Hardware Total Figura 16.27 Recuperação de um sinal analógico através do conversor digital-analógico. A taxa de amostragem e a qualidade do sinal sonoro Depois que um som é digitalizado, armazenado e convertido novamente em som analógico, podem ocorrer distorções, dependendo de como a digitalização foi feita. Para que o som reproduzido seja o mais parecido possível com o som original, é preciso realizar uma digitalização mais rica em detalhes, o que resulta no armazenamento de mais informação, ou seja, é ocupado mais espaço em disco. Se espaço não é problema e qualidade sonora é prioridade, podemos sempre digitalizar o som com a melhor qualidade possível. Quando o espaço gasto com o armazenamento tem mais importância que a qualidade sonora, temos que reduzir a qualidade visando economizar espaço. São os seguintes os fatores contribuem para a obtenção de uma maior qualidade no som digitalizado:    Taxa de amostragem Número de bits Estereofonia Façamos então uma análise desses pontos. A figura 27 mostrou o resultado da conversão dos valores digitalizados, novamente para o formato analógico. Observe que ocorre um efeito de “retangularização”. Nesta figura, este efeito está propositadamente exagerado. Para evitar este efeito, que resulta em grande distorção sonora, usamos taxas de amostragem mais elevadas. Observe por exemplo a figura 28, onde é feita uma amostra a cada 50 milionésimos de segundo, o que corresponde a uma taxa de amostragem de 20 kHz. A seqüência de números obtida possui mais valores, o que corresponde a uma descrição mais detalhada do sinal verdadeiro. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-35 Figura 16.28 Uma digitalização feita a 20 kHz. Com uma digitalização mais detalhada, o Conversor Digital-Analógico (DAC) pode gerar um sinal analógico muito mais parecido com o original, como vemos na figura 29. Figura 16.29 Usando uma taxa de amostragem mais elevada, o sinal analógico obtido é mais parecido com o original. Fica portanto claro que um dos fatores que está diretamente relacionado com a qualidade do som digitalizado é a taxa de amostragem. De um modo geral, quanto maior é a taxa de amostragem, menos perceptível é o efeito de retangularização. Por outro lado, usar taxas de amostragem muito altas resulta em arquivos muito grandes. É preciso encontrar um equilíbrio ideal entre a qualidade sonora e o espaço ocupado no disco. Para realizar uma digitalização sem que ocorra o efeito da retangularização, é preciso obedecer ao Critério de Nyquist: Para digitalizar sem distorção um sinal analógico de freqüência máxima f, é preciso usar uma taxa de amostragem igual a 2f. Tomemos como exemplo um sinal de áudio com a melhor qualidade possível, como o som proveniente de uma orquestra. O ouvido humano é capaz de captar freqüências de até 20 kHz. Para digitalizar esses sons sem perder qualidade, é preciso usar, de acordo com o Critério de Nyquist, uma amostragem a 40 kHz. As placas de som usadas nos PCs podem operar com 16-36 Hardware Total até 44 kHz, o suficiente para digitalizar sons com a melhor qualidade possível. Visando economizar espaço em disco, é comum usar taxas de amostragem menores. A voz humana, cujas freqüências estão quase todas concentradas abaixo de 5 kHz, pode ser perfeitamente digitalizada com taxas em torno de 10 kHz. Em geral são usadas taxas de 8 ou 11 kHz. Para digitalizar voz com melhor qualidade, ou música com qualidade razoável, é em geral usada a taxa de 22 kHz. O usuário pode fazer digitalização de sons, através de programas apropriados, como o Gravador de Som, encontrado no Windows. Esses programas possuem comandos através dos quais é possível escolher, entre outras coisas, a taxa de amostragem a ser usada na digitalização. Existem ainda programas que permitem “reformatar” um arquivo com som digitalizado, fazendo a conversão de uma taxa para outra. Esta operação é útil quando um arquivo é muito grande e queremos diminuir o seu tamanho através da redução da taxa de amostragem. O número de bits e a qualidade do sinal sonoro Você já deve ter ouvido falar em placas de som de 8, 16, 32 e 64 bits. Não fique impressionado com tantos bits, pois a coisa não é bem assim. As placas de som para PC operam com 8 ou 16 bits. Placas como a Sound Blaster 32, a Sound Blaster AWE32 e a Sound Blaster AWE64, apesar de terem esses nomes, não operam com sons digitalizados de 32 ou 64 bits. Esses números 32 e 64 indicam quantos canais polifônicos a placa possui. Seus conversores A/D e D/A operam com 16 bits, e são portanto, consideradas placas de som de 16 bits. Entretanto os sons de 16 bits são de excepcional qualidade, tanto que são usados nos CDs de áudio. Figura 16.30 Pequeno trecho de uma onda analógica e seus valores digitalizados. Considere um sinal analógico com tensões variando de 0 a 0,25 volts. A figura 30 mostra um pequeno trecho deste sinal. Observe os valores das Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-37 tensões nos pontos indicados, todos eles marcados com 9 casas decimais de precisão. Na verdade, esses valores possuem um número infinito de casas decimais. Apenas aparelhos com excepcional precisão conseguem fazer medidas com 6 ou mais casas decimais, raramente chegando a precisões melhores. Um conversor A/D de 8 bits não consegue fazer medidas com tanta precisão. Sendo capaz de representar apenas 256 valores possíveis, este conversor só poderia chegar a duas casas decimais de precisão, medindo valores como: 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 ... 0,210 0,211 0,212 0,213 0,214 0,215 ... 0,250 0,251 0,252 0,253 0,254 0,255 ... Sendo possível perceber apenas este conjunto de valores, o processo de digitalização com 8 bits ocorreria da forma mostrada na figura 31. O valor 0,211872376 seria arredondado para 0,211. O erro entre o valor verdadeiro e o valor digitalizado chega a até 0,01 volt, o que corresponde a uma distorção de 0,4%. O nosso ouvido percebe esta distorção como um chiado que acompanha o som. Figura 16.31 Em uma digitalização com 8 bits, ocorrem erros devido ao arredondamento. Quando o conversor A/D opera com 16 bits, os valores podem ser digitalizados com até 5 casas decimais. O número 0,211872376 seria convertido em 0,21187. Neste tipo de conversão, o erro é de no máximo 0,001%. Para todos os efeitos, esta distorção é inaudível. Os próprios amplificadores e caixas de som apresentam distorções maiores, o que significa que mais melhoramentos na precisão da conversão (usando conversores com maior número de bits) não resultariam em som melhor. Conversores com mais de 16 bits não poderão oferecer qualidade sonora 16-38 Hardware Total melhor, devido aos demais estágios envolvidos no processo de digitalização e reprodução, como amplificadores, transdutores, pré-amplificadores, etc. Figura 16.32 O som reproduzido é equivalente ao som original, sobreposto a um sinal de erro, ouvido como ruído. Mesmo com as distorções resultantes do processo de digitalização, o som original pode ser perfeitamente ouvido. Devido aos erros de digitalização, o som que ouvimos é igual ao original, porém acompanhado de um sinal de erro, ouvido na forma de um chiado (figura 32). Este sinal de erro e o chiado correspondente são reduzidos até limites inaudíveis quando usamos taxas de amostragem mais elevadas, e digitalizações de 16 bits. Estereofonia Este é o terceiro fator ligado à qualidade do sinal sonoro. As placas de som são capazes de digitalizar e reproduzir sons em estéreo. Neste processo, são usados dois canais de áudio independentes. Com o efeito da estereofonia, conseguimos a sensação sonora de que os sons estão sendo gerados no mesmo recinto onde estamos localizados. A desvantagem desta sofisticação é que o espaço necessário para armazenar os sons será duas vezes maior. MIDI As placas de som possuem, além dos circuitos para digitalização de áudio e reprodução de sons digitalizados (conversores A/D e D/A), um circuito especial capaz de “imitar” com grande perfeição, os sons dos instrumentos musicais. Este circuito é composto de dois blocos: Sintetizador FM: Imita os sons dos instrumentos musicais, a partir de simples códigos de controle que indicam o tipo de instrumento, a nota musical a ser tocada, a duração, o volume, etc. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-39 UART MIDI: É uma espécie de interface serial através da qual podem ser ligados ao computador, instrumentos musicais que atendem ao padrão MIDI, como teclados MIDI e guitarras MIDI. Desta forma os sons MIDI podem ser sintetizados pela própria placa de som, ou enviados a um sintetizador MIDI externo, através da UART MIDI. Os músicos que utilizam o computador nas suas composições fazem uso intenso dos recursos MIDI da placa de som. Em geral, nem chegam a utilizar os conversores A/D e D/A, ou seja, não operam com sons digitalizados. Podem até mesmo trabalhar com uma placa de som mais simples, equipada apenas com os circuitos MIDI, mas na prática utilizam placas mais sofisticadas. MIDI significa Musical Instruments Digital Interface, ou seja, Interface Digital para Instrumentos Musicais. Os instrumentos MIDI, quando tocados, geram códigos identificadores que podem ser transmitidos para o computador, através de uma interface serial. Esses códigos podem ser armazenados em um arquivo, e o músico pode posteriormente editá-los através de um programa apropriado. Depois de pronto, o arquivo resultante pode ser reproduzido pelo sintetizador FM, ou transmitido de volta ao instrumento MIDI para ser reproduzido. O usuário comum não utiliza instrumentos MIDI, nem compõe músicas. Entretanto, encontrará em diversos programas, sons no formato MIDI. É o caso, por exemplo, da trilha sonora de vários jogos. Normalmente os jogos usam sons digitalizados para os efeitos sonoros, como vozes, tiros, explosões, etc. A música de fundo que toca constantemente ao longo do jogo é muitas vezes gerada a partir de arquivos MIDI, ou de códigos MIDI embutidos dentro do jogo. As placas de som mais simples utilizam na reprodução de sons MIDI, um circuito conhecido como Yamaha OPL2 ou OPL3. Trata-se de um chip que imita com razoável perfeição dezenas de instrumentos musicais. O som parece um pouco sintético, mas para aqueles que não são audiófilos convictos, é bastante satisfatório. Exemplos de placas que utilizam este recurso são a Sound Blaster 16 e os modelos anteriores. As placas de som mais sofisticadas utilizam um processo melhor para a reprodução de sons MIDI. Ao invés de imitarem os sons dos instrumentos através de sintetizadores eletrônicos, possuem armazenadas em sua memória, amostras digitalizadas de instrumentos musicais verdadeiros. Algumas dessas placas oferecem a possibilidade da instalação de memória RAM adicional para o 16-40 Hardware Total armazenamento de sons de novos instrumentos. Este processo é chamado de Wave Table Synthesis, ou seja, trata-se da síntese de sons a partir de uma tabela de sons digitalizados de instrumentos reais. Exemplos de placas de som que utilizam este recurso são a Sound Blaster 32, Sound Blaster AWE32, Sound Blaster AWE64 e superiores. Mixer As placas de som são capazes de captar sons provenientes de várias entradas analógicas. Cada um desses sons pode ser digitalizado, ou simplesmente enviado para os alto falantes, em separado ou em conjunto. As principais entradas analógicas são:    CD-Áudio Microfone Line In A entrada chamada “CD-Áudio” recebe o som proveniente de um CD de áudio que esteja sendo reproduzido pelo drive de CD-ROM. A entrada para microfone capta sons provenientes de um microfone ligado na parte traseira da placa. Também na parte traseira temos a entrada chamada de Line In, através da qual podemos captar sons provenientes de qualquer aparelho eletrônico que gere sinais de áudio, como por exemplo, o pré-amplificador de um aparelho de som, a saída de áudio de um videocassete, o som proveniente de um CD Player externo, etc. As placas de som possuem um circuito chamado Mixer (que significa misturador), capaz de reunir seletivamente cada um desses sons. Podemos, por exemplo, fazer a digitalização da voz de um locutor, usando o microfone, adicionada a um fundo musical, proveniente, por exemplo, de um CD de áudio. Da mesma forma, o Mixer é capaz de enviar para as caixas de som (passando pelo amplificador de áudio existente na placa de som), os sons provenientes de várias origens:      Conversor Digital-Analógico Sintetizador FM CD-Áudio Microfone Line In Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-41 Podemos controlar, através de comandos de software, os sons que serão usados como entrada durante uma digitalização (mixer de entrada) e os sons que serão emitidos durante uma reprodução (mixer de saída). Graças ao mixer de saída, podemos ouvir um CD de áudio, e ainda assim ouvir outros sons, como por exemplo alarmes sonoros emitidos pelos programas. No Windows, para ter acesso ao mixer da placa de som, basta clicar sobre o ícone do alto falante, encontrado na barra de tarefas, ao lado do relógio. Placa Sound Blaster A Sound Blaster não foi a primeira placa de som no mercado. A primeira de todas foi a Adlib. A Creative Labs desenvolveu a Sound Blaster, uma placa compatível com a Adlib, porém com mais recursos e preço mais acessível. Suas principais características eram:       Digitalização em mono, com até 15 kHz Conversores A/D e D/A de 8 bits Sintetizador MIDI e UART MIDI, compatíveis com a Adlib Interface para joystick Sem interface para drive de CD-ROM Seu sintetizador MIDI reproduz até 11 instrumentos simultâneos A placa Sound Blaster fez um grande sucesso, passou a ser suportada por praticamente todos os jogos a partir do final dos anos 80, e tornou-se muito popular. A Adlib foi esquecida, e a Sound Blaster tornou-se um padrão. Além da Creative Labs, diversos fabricantes passaram a produzir placas de som compatíveis com a Sound Blaster. Sound Blaster Pro Já no início dos anos 90, a Creative Labs produziu a Sound Blaster Pro, um modelo mais sofisticado da Sound Blaster. Uma das suas inovações foi a inclusão de uma interface para drive de CD-ROM. Também operava com conversores de 8 bits, apesar do seu conector ISA possuir 16 bits. Nesta época, muitos usuários faziam confusão sobre o significado do termo “placa de som de 16 bits”. Nesta classificação, o termo “16 bits” não faz referência ao slot, e sim, aos conversores A/D e D/A. Portanto, a Sound Blaster Pro é uma placa de som de 8 bits, e não de 16. Apresentamos a seguir um resumo das principais características da placa Sound Blaster Pro: 16-42        Hardware Total Inteiramente compatível com a Sound Blaster original Possui conversores A/D e D/A de 8 bits Pode operar em estéreo, com até 22 kHz de amostragem Pode operar em mono, com até 44 kHz Seu sintetizador MIDI reproduz até 11 instrumentos em estéreo Possui conexão para drive de CD-ROM Sintetizador MIDI e UART MIDI, padrão Adlib, e interface para joystick Sound Blaster 16 Quando ocorreu a explosão do uso da multimídia nos PCs (a partir de 1993), a Sound Blaster 16 era o modelo mais sofisticado de placa de som da Creative Labs. Esta empresa manteve sua posição, inabalada até hoje, de líder no mercado mundial de placas de som. Além de dominar o mercado, praticamente todos os demais fabricantes produzem modelos compatíveis com as placas da família Sound Blaster. Suas características sonoras são tão sofisticadas que a maioria delas foram mantidas até nos modelos mais recentes:       Possui conversores A/D e D/A de 16 bits Opera com até 44 kHz de amostragem, em mono ou estéreo Sintetizador MIDI para até 20 instrumentos simultâneos, em estéreo Sintetizador MIDI e UART MIDI compatíveis com Adlib Interface para joystick Interface para drives de CD-ROM Existem muitas diferenças entre os vários modelos de Sound Blaster 16, no que diz respeito à interface para drives de CD-ROM. Atualmente são amplamente utilizados os drives de CD-ROM padrão IDE, mas isto nem sempre foi assim. Há poucos anos atrás, quase todos os modelos de drive de CD-ROM usavam interfaces proprietárias. Isto significa que existiam interfaces específicas para ligar cada modelo de drive de CD-ROM. Uma versão especial da Sound Blaster 16 era chamada de Sound Blaster 16 MCD (Multi CD). Possuía 3 interfaces para drives de CD-ROM, cada uma para um fabricante: Sony, Panasonic e Mitsumi, de velocidade simples (1X) ou dupla (2X). Com a Sound Blaster Pro, a coisa era ainda mais restrita. Podiam ser ligados apenas drives de velocidade simples, fabricados pela Panasonic. Existia ainda a Sound Blaster 16 SCSI, na qual havia uma interface para drives de CD-ROM padrão SCSI. A partir do final de 1994, tornaram-se comuns os drives de CD-ROM padrão IDE. Foi então lançada a Sound Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-43 Blaster 16 IDE, na qual existia uma interface IDE, permitindo a ligação de um drive de CD-ROM IDE, não importando o seu fabricante, e não importando a sua velocidade. Esta placa possuía ainda uma interface proprietária para conexão de um drive de CD-ROM da Panasonic, mas nos modelos produzidos posteriormente, esta interface foi eliminada, permanecendo apenas a interface IDE. Posteriormente a Sound Blaster 16 sofreu mais inovações, passando a incorporar o recurso Plug and Play. Sound Blaster AWE32 Quando esta placa foi lançada, muitos pensaram que se tratava de uma placa de 32 bits. Inclusive, muitas publicações especializadas em informática chegarm a ensinar errado, e pior ainda, as propagandas também anunciavam essas placas como sendo de 32 bits. A sigla AWE significa “Advanced Wave Effects”. Indica que os sons de instrumentos musicais gerados pelo seu sintetizador MIDI são mais sofisticados. Ao invés de serem gerados por sintetizadores OPL3, como ocorria com os modelos anteriores (apesar desta placa possuir também um sintetizador OPL3, por questões de compatibilidade), possui ainda um sintetizador EMU8000, capaz de reproduzir e criar efeitos especiais sobre sons resultantes da digitalização de instrumentos musicais verdadeiros. Esses sons ficam armazenados em uma ROM com 1 MB, lidos e processados pelo EMU8000. O som não é sintético, como ocorre com os simplificados sintetizadores das placas anteriores. Possui qualidade de orquestra sinfônica. A Sound Blaster AWE32 pode gerar 32 sons MIDI simultâneos, sendo que 16 deles são provenientes do OPL3, e 16 provenientes do EMU8000. Daí o seu nome, AWE32. Podemos dizer que a Sound Blaster AWE32 é na verdade, uma Sound Blaster 16 acrescida do chip EMU8000, além de soquetes para instalação de memória RAM adicional, para armazenamento dos chamados Sound Fonts, ou seja, novos sons de instrumentos, comprados separadamente ou criados pelo usuário. Bom para músicos. Mesmo quando não é instalada esta expansão de memória, ainda assim é possível carregar Sound Fonts na Sound Blaster AWE32, já que possui na sua configuração padrão, 512 kB de memória RAM. Com a expansão, baseada em módulos SIMM de 30 pinos, idênticos aos usados nas placas de CPU da época, esta memória podia chegar ao total de 28 MB. Para o usuário comum, a vantagem desta placa é a melhor qualidade sonora que pode ser obtida nos sons MIDI de diversos jogos, desde que possuam suporte apropriado. Veja por exemplo a figura 33, na qual é mostrado o programa de configuração do jogo DOOM 2. Existem diversas opções de placas de som suportadas, entre as quais, a Sound Blaster (incluindo aí a 16-44 Hardware Total Sound Blaster Pro e a Sound Blaster 16) e a Sound Blaster AWE32. Ao ativarmos a opção Sound Blaster AWE32, os sons MIDI serão excepcionais. Quando um software não está preparado para operar com a Sound Blaster 32 ou AWE32, devemos configurá-lo como Sound Blaster 16, Sound Blaster Pro ou simplesmente como Sound Blaster (nesta ordem de prioridades). Nos jogos mais modernos, que operam sob o Windows, a configuração é diferente, e é feita através do Painel de Controle. Uma vez selecionada a saída MIDI apropriada, os jogos automaticamente a usarão, e não precisam ser configurados individualmente. Figura 16.33 Configurando o jogo DOOM2 para operar com a placa Sound Blaster AWE32. Sound Blaster 32 Esta placa possui praticamente os mesmos circuitos da SB AWE32, exceto os 512 kB de memória RAM na configuração padrão, para carregamento de Sound Fonts, resultando em um custo um pouco menor. Para usar Sound Fonts nesta placa, é preciso instalar memória DRAM. Todos os demais recursos são idênticos. Existem ainda pequenas diferenças em relação à AWE32, não no que diz respeito à placa, mas aos acessórios que acompanham. A Sound Blaster AWE32 é acompanhada de um cabo para conexão de instrumentos MIDI, e ainda de software para composição musical, ambos ausentes na Sound Blaster 32. Entretanto, o usuário músico pode adquirir separadamente esses acessórios, instalar uma expansão de memória, fazendo a sua SB32 contar com os mesmos recursos da SB AWE32. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-45 Figura 16.34 Cabo extensor de MIDI / Joystick. Sound Blaster AWE64 Esta placa de som foi lançada no início de 1997. Apesar de ser sofisticada, seu preço é equivalente ao da Sound Blaster AWE 32 no início de 1996, e ao da Sound Blaster 16 no início de 1995. Ao contrário do que alguns usuários desavisados podem pensar, não se trata de uma placa de som de 64 bits, e nem mesmo de 32. É na verdade uma placa de som de 16 bits, porém com mais recursos que a SB 16 e a SB AWE32. A Sound Blaster AWE64 possui as mesmas características da Sound Blaster AWE32, e ainda, um recurso chamado WaveSynth/WG. Trata-se de um sintetizador adicional, que opera por software, capaz de gerar mais 32 sons MIDI, além dos 32 que já existiam na AWE32, totalizando assim, 64 canais. Da mesma forma como ocorre com a SB AWE32, esta placa possui uma ROM com 1 MB de amostras de instrumentos reais, e 512 kB de RAM para armazenar novos sons, carregados pelo usuário. Permite a expansão de memória para armazenar mais sons, porém, esta expansão não é feita através de módulos SIMM, como ocorre com a SB32 e a SB AWE32. Caso o usuário deseje esta expansão, deve adquirir uma placa adicional que é acoplada à SB AWE 64. Placas de som PCI A Sound Blaster AWE64 foi a última placa de som produzida pela Creative Labs usando o barramento ISA. A partir daí foram criadas novas placas, sempre utilizando o barramento PCI: Sound Blaster PCI64, PCI128, PCI512, Sound Blaster Live e suas variantes. 16-46 Hardware Total Interfaces de rede Um computador que trabalha sozinho em uma residência ou em uma pequena empresa, não precisará se comunicar com outros computadores, exceto no que diz respeito ao acesso à Internet. Por outro lado, em qualquer lugar onde existem dois ou mais computadores, é altamente vantajoso que eles estejam ligados em rede. Será possível transferir dados de um computador para o outro. Um poderá utilizar a impressora do outro. Também será possível ambos acessarem a Internet utilizando um único modem e uma única linha telefônica. Aplicações de uma rede Quando várias pessoas trabalham com computadores em um mesmo local, o trabalho dessas pessoas nunca é isolado. São feitos diversos compartilhamentos de dados. Vejamos um exemplo bastante simples. Digamos que as cartas produzidas pela empresa tenham um papel timbrado padrão, com logotipo, nome, telefone, endereço. Esses dados ficam em um arquivo modelo, a partir do qual todos acrescentam seus textos. Digamos agora que seja feita uma alteração no telefone da empresa. Seria preciso corrigir o arquivo e entregá-lo em cada um dos computadores, o que daria muito trabalho. Muito mais simples é manter o arquivo padrão em um computador central, chamado servidor. Basta fazer a alteração no arquivo que está no servidor e automaticamente todos os computadores seriam atualizados. Para que isso funcione é preciso que cada computador use sempre o arquivo principal armazenado no servidor, o que só pode ser feito quando os computadores estão ligados em rede. Outra aplicação de uma rede: considere uma escola onde existem departamentos que cuidam de questões diversas, como notas, provas, avaliação de desempenho, cobrança de mensalidades, emissão de boletins e diplomas, etc. São muitas pessoas trabalhando em diversos computadores, e todas elas precisam utilizar dados comuns. Sempre que existem dados comuns, eles precisam ficar centralizados em um só computador, e disponível para acesso pelos demais computadores. Se cada computador tivesse cópias independentes desses dados, a alteração feita em um deles não teria efeito nas cópias dos demais computadores. Teríamos então o que chamamos de dados inconsistentes. Todas as empresas que manipulam bases de dados em diversos computadores precisam ter os dados centralizados e compartilhados, ou seja, acessíveis por todos os computadores. É preciso portanto que os computadores possam se comunicar através de uma rede. Este computador central onde os dados compartilhados são guardados é chamado servidor de arquivos. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-47 Digamos agora que nesta empresa existam diversas impressoras, mas não o suficiente para que cada computador tenha a sua própria impressora. Utilizando modelos baratos, como as impressoras a jato de tinta, é possível destinar uma impressora para cada computador. Existem entretanto casos de impressoras muito caras, e a empresa não pode se dar ao luxo de instalar uma delas em cada computador da rede. A solução mais econômica é ter um computador central no qual são ligadas as principais impressoras de maior custo. Todos os demais computadores da rede podem então utilizar essas impressoras centrais. O computador onde essas impressoras ficam ligados é chamado servidor de impressão. Considere agora o acesso à Internet. Se cada computador da rede acessar individualmente a Internet, cada um precisaria ter um modem e uma linha telefônica própria. Isto poderia ser feito com linhas telefônicas comuns, mas o custo seria muito alto se fossem usadas linhas especiais de alta velocidade e alta confiabilidade. Podemos entretanto ter um computador central ligado à Internet através de uma conexão de alta velocidade, e usando a rede, os demais computadores poderiam acessar a Internet através deste computador central. Este é o chamado compartilhamento de conexão, e o computador central que está fisicamente ligado à Internet é chamado servidor gateway. Não pense que apenas grandes e médias empresas utilizam redes. Pequenas empresas com apenas dois computadores podem utilizar os mesmos recursos, mas em escala menor. Até mesmo em casa podemos ter uma rede. Digamos que você tenha um computador um pouco ultrapassado e compre um segundo computador, mais avançado. Ter dois PCs em casa é hoje uma situação bastante comum. Se esses dois PCs forem ligados em uma pequena rede, não será preciso ter duas impressoras, dois modems e duas linhas telefônicas para acessar a Internet. O computador antigo poderá ainda guardar seus dados no disco rígido do computador mais novo, que obviamente será de maior capacidade. O computador novo poderia atuar simultaneamente como servidor de arquivos, servidor de impressão e servidor gateway, e ainda assim continuar sendo usado normalmente. Placas Etherent Não confunda “Ethernet” com “Internet”, são coisas completamente diferentes. Ethernet é um padrão físico de comunicação de dados utilizado em redes locais. Uma rede local é um grupo de computadores interligados, localizados em uma mesma sala, em um mesmo andar ou em um mesmo prédio. Até poucos anos atrás, as placas Ethernet operavam com a taxa de 10 Mbits/s, ou seja, 10 milhões de bits por segundo, o que equivale a pouco 16-48 Hardware Total mais de 1 MB (megabyte) por segundo. É uma velocidade relativamente lenta para os padrões atuais, já que usamos muitos arquivos de grande tamanho. As placas Ethernet atuais operam com uma velocidade 10 vezes maior, ou seja, 100 Mbits/s, o que equivale a cerca de 12 MB/s. Uma placa de rede custa entre 50 e 150 reais, dependendo da qualidade e da “fama” do seu fabricante. Figura 16.35 Placa de rede. Cabos e Hubs Uma das partes trabalhosas da instalação de uma rede é a construção de cabos. Normalmente esses cabos não são comprados prontos. Ao invés disso compramos o fio, os conectores e um alicate especial para fixar os conectores nas extremidades do cabo (são chamados conectores RJ-45). Devemos fazer o cabo na medida certa para ligar cada computador ao HUB. Figura 16.36 Conectores RJ-45. O HUB é um aparelho concentrador de conexões. Através de cabos apropriados, ele é ligado a diversos computadores. Existem hubs para conexão de 4, 8, 16, 24 e 32 computadores. O mostrado na figura 37 possui 8 portas, ou seja, permite conexão com até 8 computadores. Os hubs podem ser ligados entre si. Digamos que uma pequena rede tenha um hub para 8 computadores, e posteriormente seja preciso ligar 6 novos computadores. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-49 Podemos trocar o hub por outro com mais portas, ou então comprar um segundo hub de 8 portas e ligar os dois hubs entre si. Figura 16.37 HUB de 8 portas. Felizmente para formar uma pequena rede doméstica ou em um pequeno escritório, usando apenas dois micros, não é preciso utilizar um hub. Basta comprar um cabo de rede “crossed”, ou “trançado”. Este cabo é encontrado com relativa facilidade no comércio. Uma extremidade do cabo é ligado na placa de rede do primeiro computador e a outra extremidade é ligada na placa de rede do segundo computador, sem usar hub. Figura 16.38 Estrutura de uma rede simples. O HUB deste exemplo possui 24 portas. Compartilhamento de conexão com a Internet Dois computadores, uma só linha telefônica. Isso resulta em brigas no ambiente doméstico. O pai quer fazer acesso à Internet para buscar alguma informação relativa ao trabalho, ou ver as últimas notícias sobre esporte, ou seja lá o que for. O filho adolescente está em um chat, ou fazendo pesquisa para um trabalho escolar, ou usando o ICQ. Um quer acessar e o outro está conectado. “Desconecte porque o que eu preciso fazer é mais importante...”. O problema pode ser facilmente resolvido com o compartilhamento de 16-50 Hardware Total conexão com a Internet. Tradicionalmente isto era feito através da instalação de um software chamado servidor proxy. Existem vários desses softwares no mercado, mas eles são difíceis para um usuário leigo ou médio configurar e utilizar. Geralmente requerem um bom conhecimento de redes para fazer a instalação e configuração. Visando resolver este problema, a Microsoft introduziu no Windows 98 segunda edição (a atualização do Windows 98 lançada em meados de 1999) e nas suas versões posteriores, o ICS (Internet Connection Sharing, ou Compartilhamento de Conexão com a Internet). É na verdade um servidor proxy que fica embutido no sistema operacional, porém a sua instalação e configuração é facílima, praticamente automática, podendo ser feita até por usuários leigos. É preciso que os dois computadores estejam ligados em rede, pode ser através do cabo “crossed”, sem hub. Um computador deve ter um modem e estar conectado à linha telefônica. Este computador é o gateway, e é o responsável pela conexão física. Uma vez feita a conexão, tanto o gateway como o outro computador passarão a ter acesso à Internet, ambos compartilhando a mesma conexão. Este recurso não precisa ser necessariamente ser usado em redes de dois computadores. Pode ser usado em redes com vários PCs, ligados em rede através de um hub. O problema é que quando o número de PCs é grande, as conexões tornam-se lentas, já que um único canal deve fornecer dados para vários computadores. Scanners O Scanner é um aparelho que permite capturar fotografias e figuras em geral, criando arquivos gráficos que podem ser visualizados na tela, editados e impressos. Podem também ser usados na ilustração de páginas da Internet ou para uso em documentos que envolvem textos e gráficos. Finalmente existe uma outra aplicação interessante dos scanners, que é o reconhecimento ótico de caracteres (OCR). Digamos que você acha interessante um artigo de jornal e quer colocá-lo em um trabalho escolar. Programas de OCR reconhecem todo o texto e geram um arquivo editável, como se o usuário o tivesse digitado. Podemos então modificar o texto, alterar o tamanho e o estilo, acrescentar ou retirar partes. Todos os scanners são acompanhados de software para OCR, software para captura de figuras e um editor gráfico. Os scanners também podem ser usados como copiadoras. Através de um software que o acompanha, podemos colocar uma página no scanner e clicar Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-51 em um botão para que seja automaticamente gerada uma cópia na impressora. Nem todos os scanners são acompanhados deste tipo de software. Figura 16.39 Scanner de mesa. Atualmente os scanners têm o aspecto mostrado na figura 39. São chamado de scanners de mesa, ou flatbed scanners. Atualmente são extremamente baratos, mas há poucos anos atrás esses modelos eram muito caros. Existiam os modelos econômicos chamados hand scanners (scanners de mão). Quem tinha orçamento apertado acabaca comprando um scanner de mão. Podia digitalizar imagens com até 10 cm de largura, e o movimento do aparelo sobre a figura era manual, como mostra o detalhe na figura 40. Quando a figura era mais larga que 10 cm era preciso capturá-la por partes e depois juntá-las usando um editor gráfico. Era uma operação trabalhosa e imprecisa. Hoje os scanners de mesa custam menos que custavam os scanners de mão há poucos anos atrás. Nesses scanners podems colocar documentos com até o tamanho de uma folha de papel ofício. 16-52 Hardware Total Figura 16.40 Scanner de mão. Digitalização de imagens Existem vários programas capazes de editar imagens. O que é bastante interessante nesses programas é que todos eles possuem um comando que ativa o scanner, caso exista um instalado. Este comando aparece com nomes de File/Scan ou File/Acquire (Arquivo/Escanear ou Arquivo/Adquirir). Ao usarmos este comando é apresentado o painel de controle do scanner. Colocamos a figura a ser capturada e usamos o comando Preview (Préescanear, ou Pré-visualizar). Veremos na tela um rescunho do documento que colocamos no scanner. Podemos então delimitar a área a ser capturada, ou seja, podemos capturar a figura inteira ou apenas uma parte. Indicamos outros parâmetros como resolução e número de cores, e finalmente usamos o botão SCAN. O scanner fará a digitalização da imagem e a transferirá para o computador. O editor gráfico, no qual usamos originalmente o comando para ativação do scanner, aparecerá com o arquivo aberto, recém chegado do scanner. Podemos então fazer modificações e gravá-lo no disco rígido. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-53 Figura 16.41 Comandando uma digitalização de imagem. Reconhecimento de textos Como explicamos, o OCR (reconhecimento ótico de caracteres) consiste em usar um scanner e um programa apropriado para “reconhecer” um texto impresso. Uma vez reconhecido, este texto pode se transmitido para um arquivo, não como uma simples imagem do que foi visto pelo scanner, mas como um texto editável, que pode ser livremente modificado pelo usuário, como se tivesse sido todo digitado a partir do original. Alguns estudantes preguiçosos usam o OCR para capturar textos de enciclopédias, reformatá-lo e transformar num belo trabalho, como se ele próprio tivesse escrito. Outros mais preguiçosos ainda não se dão a este trabalho. Pegam os textos diretamente na Internet. 16-54 Hardware Total Figura 16.42 Usando um programa de OCR. O reconhecimento de caracteres tem algumas restrições. O texto tem que estar bem legível. Muitos erros de reconhecimento ocorrem quando o texto é uma cópia falhada, ou um fax. O texto precisa estar na horizontal ou vertical, não pode ter inclinação. Não são reconhecidos textos manuscritos e nem textos que usam caracteres exóticos, apenas os dos tipos Times, Arial, Courier ou similares. Finalmente é preciso levar em conta a questão da acentuação. Nem todos os programas de OCR reconhecem os caracteres acentuados da língua portuguesa. Alguns desses programas, mesmo sendo em inglês, possuem um comando Language / Portuguese, mas outros não permitem esta configuração. Muitas lojas fazem importação direta de scanners e não se preocupam com a questão da compatibilidade com nossa língua. Antes de comprar um scanner, verifique se o OCR aceita acentos, senão você terá dificuldades para usar este recurso – terá que corrigir todos os acentos manualmente. Resolução e número de bits A resolução de um scanner representa a sua capacidade em perceber detalhes de pequeno tamanho nas imagens digitalizadas. É medida em DPI (pontos por polegada). Uma resolução mais elevada permite capturar com melhor precisão imagens de pequeno tamanho. Digamos que queremos capturar um pequeno trecho de apenas 1 cm de largura, a partir da foto de uma praia. A figura 43 mostra os resultados obtidos com resoluções de 800, 400, 200 e 100 DPI. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-55 *** 100% *** Figura 16.43 Efeito da resolução na imagem capaturada. Note como é pequena a diferença entre 800 DPI e 400 DPI. A diferença é pequena porque 400 DPI já é um valor próximo da resolução da própria fotografia. Usar resolução maior não trará praticamente diferença. Isso é muito importante, pois não devemos usar resoluções muito altas sem necessidade. Dobrar a resolução significa quadruplicar o tamanho do arquivo resultante, a quantidade de memória necessária para digitalizar a foto e o tempo gasto na transmissão entre o scanner e o computador. Observe como os resultados com 200 DPI e 100 DPI são bem inferiores. Para cada tipo de fotografia, tamanho da imagem e para cada destino que pretendemos dar às fotos (visualizar na tela ou listar na impressora, em tamanho normal, reduzido ou ampliado) existe uma resolução ideal. Resoluções altas demais gastam tempo e espaço sem necessidade, resoluções baixas demais resultam em imagens de má qualidade. A mais importante resolução de um scanner é a chamada resolução ótica, ou seja, a resolução do seu sensor ótico. Os scanners mais comuns apresentam resoluções de 300, 600 ou 1200 DPI. Obviamente os de resolução mais alta são mais caros e mais indicados para aplicações profissionais. Muitos usuários ficam confusos porque os scanners são anunciados com duas resoluções diferentes: resolução ótica e resolução interpolada. A resolução ótica é a mais importante, e está diretamente ligada à capacidade dos seus sensores óticos perceberem detalhes de pequeno tamanho. A resolução interpolada é um artifício para gerar imagens com resolução aparentemente mais elevada, porém sem melhoramentos visuais. O funcionamento é bastante simples. Digamos que um ponto da imagem tenha uma intensidade de cor igual a 200, e que o seu ponto vizinho tenha intensidade 240. Para dobrar a resolução, basta intercalar entre cada dois pontos consecutivos, um novo ponto cujo valor é a média dos seus vizinhos. Entre 200 e 240, seria então interpolado um ponto de intensidade 220, simulando uma resolução duas vezes maior. Para ter uma resolução 4 vezes maior, seriam interpolados 3 pontos. Entre 200 e 240, seriam então interpolados pontos com valores 210, 220 e 230. Na verdade a coisa é um pouco mais complicada, pois a 16-56 Hardware Total interpolação é feita de forma bidimensional, ou seja, levando em conta os vizinhos da esquerda, direita, superior e inferior. *** 100% *** Figura 16.44 Uso de resoluções interpoladas. A figura 44 mostra os resultados obtidos com interpolação na captura de um pequeno detalhe da imagem, com cerca de 3 milímetros de largura. As imagens seguintes são obtidas por interpolação. Você pode perceber que não existe melhoramento algum quando são usadas resoluções exageradamente altas. Além disso, a interpolação não melhora a qualidade da imagem. O mesmo resultado poderia ser obtido se fosse usada a digitalização com 600 DPI e depois fosse usado o comando Resample, disponível em qualquer editor gráfico. Tome cuidado, pois muitos scanners são anunciados como tenho resoluções fantásticas, como 4800 DPI, 9600 DPI, e até 19200 DPI. São resoluções interpoladas, e além de gerarem arquivos enormes, não oferecem melhoramento nas imagens. O que realmente importa é a resolução ótica. Outro detalhe importante em um scanner é o seu número de bits. Podemos encontrar modelos de 24, 30 e 36 bits. Scanners com mais bits podem captar com mais fidelidade as cores das imagens. Infelizmente os editores gráficos desprezam esses bits adicionais, e acabam trabalhando apenas com 24 bits. Isto não chega a ser um grande problema, pois a vista humana não percebe a diferença a partir de 24 bits. A vantagem em ter mais bits é que os erros de digitalização podem ser filtrados pelo scanner, resultando em cores mais precisas nos seus 24 primeiros bits. Neste aspecto, um scanner de 30 bits é melhor que um de 24 bits, e um de 36 bits é melhor ainda. Normalmente os modelos profissionais operam com 36 bits, enquanto os modelos mais simples utilizam 24 ou 30 bits. Scanners pessoais e profissionais Os scanners profissionais apresentam maior resolução ótica e maior número de bits, mas existe outra diferença importante, que é a velocidade. Alguns modelos simples podem levar, digamos, um minuto para capturar uma certa Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-57 imagem com uma certa resolução, enquanto um modelo para uso profissional pode fazer o mesmo trabalho em 20 segundos. Um scanner pessoal pode ter um único sistema ótico que captura inicialmente os tons de verde, depois de vermelho, depois de azul. Um scanner profissional pode ter três sistemas óticos independentes, um para cada componente de cor, o que o torna 3 vezes mais rápido. São chamados de single pass scanners. Um processador mais veloz e sensores óticos com menor tempo de resposta, aliados a um sistema mecânico mais preciso e mais rápido permite escanear as imagens ainda mais rápido. Scanners profissionais possuem essas características, ma$ $eu$ preço$ também estão à altura (ou nas alturas). Interfaces para scanner Os primeiros scanners utilizavam uma pequena placa de interface que os acompanhava (interface proprietária), ou então uma interface SCSI. Surgiram então modelos que são acoplados ao computador através da interface paralela. Esses scanners compartilham a interface paralela com a impressora. Do computador parte um cabo para o scanner, e do scanner parte um cabo para a impressora. Na maioria das vezes esta ligação funciona bem, mas existem muitos casos de conflitos entre o scanner e a impressora. Por exemplo, existem casos em que a impressora só funciona quando o scanner está ligado, o que é um grande incômodo. O usuário seria obrigado a deixar o scanner ligado mesmo que não queira usá-lo. Os scanners de fabricação mais recente utilizam a interface USB. Todos os PCs modernos possuem interfaces USB, portanto esta é uma interface sempre disponível. As interfaces USB não apresentam os problemas de conflitos com a impressora, como ocorre com a porta paralela. Câmeras digitais Uma câmera digital é bastante parecida com as câmeras comuns, entretanto não usam filmes e revelação convencional. Ao invés disso, as fotos geradas são arquivos gráficos que são transferidos para o computador. Uma vez no computador, essas fotos podem ser visualizadas na tela, editadas ou impressas. 16-58 Hardware Total Figura 16.45 Uma câmera digital. A primeira característica a ser levada em conta em uma câmera digital é a sua resolução. Existem modelos simples de baixo custo que geram imagens com resoluções de 640x480, e modelos mais sofisticados que oferecem resoluções ainda mais altas. Algumas chegam a 2000x1500, resolução muito maior que a necessária para a simples visualização na tela, e altamente adequada para impressão em alta qualidade. Também é preciso levar em conta a capacidade da câmera, ou seja, o número de fotos que podem ser armazenadas em sua memória. Algumas câmeras de menor custo armazenam apenas 10 ou 20 fotos, o que realmente é muito pouco. Muitas dessas câmeras podem armazenar mais fotos, desde que seja instalada uma expansão de memória. Menos crítica, mas também precisando ser levada em conta, é a forma de conexão no computador. Existem câmeras que são ligadas ao PC através de uma interface serial, outras através de uma interface paralela, outras por interfaces USB. Existem até mesmo modelos que não são conectados ao PC. Ao invés disso, armazenam as fotos em um disquete, que pode ser depois lido em um PC. Isto é bem interessante. Mesmo que a câmera não tenha uma memória grande, podemos utilizar vários disquetes para fazermos quantas fotografias quisermos. As câmeras digitais modernas possuem vários recursos avançados, como foco automático, zoom e visor de cristal líquido. As “fotos” geradas pelas câmeras digitais são na verdade arquivos gráficos, em geral no formato JPG, devido ao seu elevado grau de compressão. Esses arquivos são, a princípio, visualizados na tela ou inseridos em documentos que misturam textos e gráficos, mas nada impede que sejam listados em uma impressora colorida. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-59 É importante que fique bem claro que as câmeras digitais de médio porte não se propõem a substituir a fotografia convencional, em termos de qualidade de imagem. Os modelos de menor custo apresentam resoluções de até 640x480, o que é bom para uma visualização no monitor, mas se desejamos um resultado impresso em papel, não teremos uma qualidade tão boa como a obtida com câmeras e filmes tradicionais. Mesmo assim, os resultados são muito satisfatórios, e dentro de poucos anos, à medida em que for aumentada a resolução das câmeras digitais e das impressoras coloridas, teremos uma qualidade tão boa como a obtida pela fotografia tradicional. Câmeras com resoluções elevadas produzem fotos excelentes para a visualização no monitor, bem satisfatórias para impressão das fotos em uma impressora colorida, mas deixam a desejar quando o objetivo é a fotografia profissional, para ser usada, por exemplo, em capas de revistas. Para essas aplicações, existem modelos profissionais, com resoluções altíssimas, e preços assustadores. Sensor de imagem A parte mais importante de uma câmera digital é o sensor ótico. A resolução deste sensor é medida pelo número total de pixels por foto. Um sensor de 500.000 pixels permite fazer fotos com a resolução de 800x600. Existem ainda modelos com até 3 milhões de pixels, capazes de produzir fotos com resolução de 2000x1500. Este sensor ótico é chamado CCD (Charge Coupled Device). É o mesmo tipo de sensor usado pelas câmeras de vídeo, porém com resoluções mais elevadas. As primeiras câmeras digitais usavam os mesmos CCDs das câmeras de vídeo, com resoluções de 640x480. A partir daí foram desenvolvidos novos CCDs de alta resolução, próprios para câmeras digitais. *** 35% *** Figura 16.46 CCD de uma câmera digital. 16-60 Hardware Total A imagem captada pela câmera digital é projetada sobre o CCD existente no seu interior, através do seu sistema ótico. O CCD é na verdade uma memória, organizada como uma matriz bidimensional de células, cujo conteúdo é formado por valores proporcionais à intensidade de luz incidente. O microprocessador existente no interior da câmera precisa apenas ler o conteúdo desta memória, comprimir os dados e copiá-lo para a memória de fotos. Armazenamento de imagens Quanto maior é a resolução de uma câmera digital, mais espaço em memória é ocupado por cada foto armazenada. Portanto as câmeras digitais de alta resolução têm duas opções: ou armazenam menos fotos na sua memória, ou então precisam ter uma quantidade maior de memória para permitir o armazenamento de um bom número de fotos. Devemos ainda levar em conta que as memórias usadas nas câmeras digitais são bastante caras. Não são memórias SDRAM, como as usadas nos PCs. São memórias do tipo flash ROM. Sua principal característica é que não perdem seus dados quando são desligadas. Como as câmeras digitais são alimentadas por uma bateria interna, freqüentemente a bateria fica descarregada depois de algumas horas de uso. Obviamente não queremos que todas as fotos armazenadas na memória da câmera sejam perdidas devido à descarga da bateria. Graças ao uso de memórias flash, as câmeras digitais podem manter as fotos indefinidamente, mesmo com a bateria descarregada. Algumas câmeras digitais possuem em seu interior um minúsculo disco rígido, capazes de armazenar algumas centenas de fotos. Outros modelos mais modernos usam um mini disco de memória, com capacidades generosas como 8, 16, 32, 64 MB ou mais. Este mini disco não é na verdade um disquete, e sim um chip de memória Flash. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-61 Figura 16.47 Um minidisco Flash de 8 MB. Transferindo as fotos para o computador As câmeras digitais são acompanhadas de programas que não apenas comandam a transferência das fotos entre a câmera e o computador, mas também criam álbuns através dos quais podemos ter acesso rápido à fotos armazenadas no computador. Figura 16.48 Programa de transmissão das fotos para o computador. ZIP Drive Sem dúvida este é o mais popular meio de armazenamento de dados com característica de ser removível. Seus disquetes especiais armazenam 100 MB. Sãp produzidos pela Iomega e também pela Epson, sob licenciamento. Este drive foi lançado há alguns anos e fez um grande sucesso. Foi o primeiro disco removível de razoável capacidade e baixo custo. Posteriormente foi lançado um novo modelo, com capacidade de 250 MB. Pode operar com 16-62 Hardware Total discos de 250 MB, mas mantém compatibilidade com os discos de 100 MB. Existem modelos dotados de interface paralela, USB, IDE e SCSI. Figura 16.49 Um ZIP Drive paralelo. Um dos motivos do sucesso do ZIP Drive (figura 49) foi a grande simplicidade de instalação. Ao invés de ser instalado em uma placa de interface própria, o que requer abrir o gabinete, fazer a conexão da placa de interface, instalar jumpers e conectar cabos flat (o que é muito difícil para a maioria dos usuários), este modelo de ZIP Drive é ligado diretamente na porta paralela, uma conexão fácil de fazer. A impressora pode continuar sendo usada normalmente, apesar de algumas restrições. Os discos do ZIP Drive possuem capacidades de 100 MB e 250 MB (figura 50). Observe que os drives de 100 MB só podem usar os discos de 100 MB, enquanto os drives de 250 MB podem usar discos de 100 MB e de 250 MB. Figura 16.50 Um ZIP Disk. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-63 Para quem não tem medo de instalações de hardware e não está preocupado com a transportabilidade do drive, uma boa opção é utilizar o modelo IDE (figura 51). Figura 16.51 Zip Drive IDE. Também de simples instalação são os modelos USB. Seu desempenho é melhor que o dos modelos que são ligados na porta paralela e têm a vantagem de não interferir com o uso da impressora. Gravadores de CDs Os discos usados nos gravadores de CDs são similares aos CD-ROMs, podendo ser lidos em qualquer drive de CD-ROM (exceto em modelos antigos). O CD-R pode ser gravado pelo usuário apenas uma vez e o CDRW pode ser gravado e regravado inúmeras vezes. Apesar de utilizarem processos de gravação diferentes, os discos CD-R e CDRW são lidos de forma idêntica aos CD-ROMs e CDs de áudio. Um feixe LASER é emitido em direção à superfície do disco, sobre a qual é focalizado através de um sistema de lentes. Os pontos de menor e de maior reflexividade na superfície do disco enviam a luz de volta pelo mesmo caminho, porém no sentido oposto. Neste caminho de volta, a luz passa por um prisma que desvia para uma célula foto elétrica, parte da luz refletida. Desta forma as variações de reflexividade na superfície do disco (que representam os bits gravados) são convertidos em voltagem digital, obtendo assim os bits gravados. Durante a gravação, o mesmo feixe de Laser assume uma intensidade elevada, alterando as características óticas da mídia e gravando os bits. 16-64 Hardware Total Um disco CD-R pode ser lido em praticamente qualquer drive de CD-ROM, novo ou antigo, com algumas poucas exceções. Já os discos CD-RW, apesar de utilizarem o mesmo sistema de leitura, apresentam uma reflexividade muito menor que a dos demais discos. Desta forma, o feixe LASER refletido tem intensidade muito fraca, e muitos drives de CD-ROM antigos não conseguem realizar a leitura. Apenas os drives de CD-ROM do tipo multiread (é o caso de todos os drives modernos, com velocidades superiores a 32x) são capazes de detectar corretamente o feixe de baixa intensidade refletido pela superfície de uma mídia CD-RW. Para saber previamente se um determinado modelo de drive de CD-ROM é multiread, basta consultar as especificações técnicas do seu manual. CD-R O CD-R é um disco similar ao CD-ROM, exceto pelo fato de ser adquirido vazio (ou virgem) e poder ser gravado pelo usuário, através de um drive especial chamado CD-R Recorder (gravador de CD-R). Um disco CD-R, uma vez gravado, não pode ser apagado. A sua gravação é portanto feita uma única vez. Este tipo de disco é ideal para arquivar dados em quantidades razoavelmente elevadas (até 650 MB), e também é excelente para transportar dados para outros computadores, já que praticamente qualquer drive de CD-ROM pode ler um CD-R. Existe entretanto um pequeno problema de compatibilidade na leitura de mídias CD-R em alguns drives de CD-ROM. Drives com velocidades entre 8x e 16x muitas vezes apresentam erros de leitura ao lerem certos CD-Rs. Já os drives de CD-ROM mais novos (20X e superiores) não apresentam este problema de compatibilidade. Os drives de CD-R utilizam um feixe LASER de alta potência para gravar os bits na superfície da mídia. Essas mídias são baseadas em substâncias especiais (cyanine e phtalocyanine), cujo índice de reflexão pode ser alterado de forma permanente pelo feixe LASER. Áreas nas quais o feixe tem maior intensidade perdem a reflexividade e passam a representar um bit 1. Áreas nas quais o feixe LASER ficou desligado mantém a reflexividade e passam a representar um bit 0. A gravação dos bits é portanto feita pela variação da intensidade do feixe LASER durante o processo de gravação. Já o processo de leitura é similar ao dos drives de CD-ROM. Um feixe LASER de baixa intensidade incide sobre a mídia, onde é refletido. A variação na reflexividade de mídia provocará variações na intensidade do feixe LASER refletido. Um sensor LASER captará o feixe refletido pela superfície do disco e identificará os bits gravados. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-65 Fisicamente as mídias de CD-R são muito parecidas com os CD-ROMs, exceto pela cor. Enquanto os CD-ROMs usam mídia prateada, os CD-Rs possuem mídias douradas, verdes e azuis. O CD-R também é uma opção barata para transportar dados. Se precisarmos enviar para outro usuário, digamos, 10 MB de dados, é mais vantagem usar um CD-R que utilizar disquetes. Um CD-R é mais barato que 5 disquetes, e bem mais barato que um ZIP Disk. CD-RW Um disco CD-RW (CD Rewriteable) pode ser lido na maioria dos drives de CD-ROM modernos (os que são multiread, praticamente todos aqueles com velocidades a partir de 32x), e sua gravação é feita em um drive especial, um gravador de CD-RW. O processo de gravação dos bits é totalmente ótico. O material que forma a sua mídia pode ter o índice de reflexão alterado de acordo com a temperatura. Um feixe LASER de alta potência realiza o aquecimento de minúsculos pontos da superfície, visando delimitar áreas com índices maiores e menores, resultando na gravação de bits “0” e “1”. O processo pode ser revertido por nova aplicação de LASER, e as regravações podem ser feitas até 1000 vezes. Em breve os fabricantes produzirão mídias capazes de serem gravadas mais de 10.000 vezes, utilizando os gravadores atuais. Os primeiros gravadores de CD-RW custavam aproximadamente o mesmo que um gravador de CD-R. Além disso, um gravador de CD-RW pode operar tanto com discos CD-RW como com discos CD-R. Desta forma, sendo pequena a diferença de preços, vale a pena optar por um modelo CDRW ao invés de um que opera apenas com CD-R. Atualmente não são mais fabricados gravadores de CD-Rs, apenas de CD-RW, que também são compatíveis com CD-R, Quanto às mídias, existe uma grande diferença de preços. Um disco CD-RW custa mais caro que um disco CD-R. Sendo assim, devemos utilizar mídias CD-RW apenas quando for necessário regravar várias vezes. É o caso por exemplo da utilização para Backup. Muitos usuários fazem backup de dados importantes em discos CD-R. Como esses discos só podem ser gravados uma vez, a cada backup teremos um disco “inutilizado”. Se usarmos discos CDRW e um esquema rotativo (por exemplo, um disco para cada dia da semana), a regravação acabará compensando o custo mais elevado. Após 10 16-66 Hardware Total semanas de backups diários, o custo resultante do uso de discos CD-RW começará a compensar em relação ao uso de discos CD-R. Figura 16.52 Um gravador de CD-R / CD-RW. DVD Enquanto os populares CDs faziam sucesso no armazenamento de dados (CD-ROM) e áudio (CD-Audio), grandes empresas da indústria cinematográfica e de computação juntaram esforços e fizeram investimentos para desenvolver um novo tipo de CD, com capacidade muito maior que as dos CDs tradicionais. Um único desses novos CDs possui capacidade equivalente à de vários CD-ROMs. Tendo uma capacidade tão elevada, poderiam armazenar filmes digitalizados, substituindo assim as velhas fitas VHS. Esses novos discos são chamados de DVD (Digital Video Disk ou Digital Versatile Disk). As locadoras de vídeo já estão começando a substituir as antigas fitas por DVD. Este é um processo que ainda vai demorar alguns anos. Para ver esses filmes é preciso ter um aparelho apropriado conectado à TV, o DVD Player. Computadores também podem exibir filmes gravados em DVD, bastando que tenham instalado um drive de DVD. Além de exibir filmes, esses drives também podem ler DVDs com dados gravados, os DVD-ROMs. A capacidade de um DVD-ROM depende do tipo de camada (simples ou dupla) e do número de faces. São quatro os tipos de DVD-ROM: Nome DVD-5 DVD-9 Faces Simples Simples Camada Simples Dupla Capacidade 4,38 GB 7,95 GB Capítulo 16 – Expansões de hardware DVD-10 DVD-18 Dupla Dupla 16-67 Simples Dupla 8,75 GB 15,90 GB Portanto, o DVD-ROM mais simples armazena 4,38 GB, capacidade 6 vezes superior à de um CD-ROM. Ao ler DVD-ROMs de dupla camada, face simples, a capacidade máxima é de quase 8 GB, o equivalente a 12 CDROMs. Os drives de DVD-ROM atuais não possuem dupla cabeça de leitura. Isto significa que é preciso “virar o CD” para acessar o outro lado. Além de operar com esses CDs de alta capacidade, os drives de DVD podem também funcionar como um drive de CD-ROM comum. Podem portanto ler CD-ROM, CD-Audio, CD-R, CD-RW, Video CD e todos os demais tipos de disco que podem ser lidos em um drive de CD-ROM comum. Um drive de DVD-ROM pode perfeitamente substituir um drive de CD-ROM em qualquer computador. Um único drive DVD faz todo o trabalho que seria feito por um drive de CD-ROM, além de poder ler DVDROM e reproduzir filmes armazenados em DVD. Inclusive esses drives utilizam normalmente a interface IDE. A figura 53 mostra um drive de DVD da Creative Labs. Figura 16.53 Um drive de DVD. Aparentemente o drive de DVD é similar a um drive de CD-ROM. A principal diferença visual está no logotipo DVD na sua parte frontal. Os drives de DVD estão com preços tão acessíveis que em breve não serão mais fabricados drives de CD-ROM, apenas drives de DVD, já que esses drives são capazes de, além de acessar DVD, acessar todos os discos que podem ser usados em um drive de CD-ROM. Velocidades dos drives de DVD As medidas de velocidade dos drives de DVD são diferentes das dos drives de CD-ROM. A chamada velocidade simples era a utilizada nos drives de primeira geração, cerca de 1380 kB/s. Os modelos 5x e 6x operam com taxas 16-68 Hardware Total de 6700 kB/s e 8100 kB/s, respectivamente. Podemos ainda encontrar modelos 8x, 10x e 12x. Quando lêem discos CD-ROM e compatíveis, esses drives também são rápidos. Note entretanto que a velocidade de leitura de CD-ROM não tem uma relação fixa com a velocidade de leitura de DVD. O modelo PC-DVD Encore 5x, da Creative Labs, faz a leitura de CD-ROM na velocidade 32x, enquanto o PC-DVD Encore 6x, mais modernos, lê CDROM na velocidade 24x. Portanto, os fabricantes sempre indicarão a velocidade para leitura de DVD e de CD-ROM. Armazenamento de filmes Um DVD de mais baixa capacidade (DVD-5, com face simples e camada simples) armazena 2 horas de vídeo de alta resolução, codificado no padrão MPEG-2. A resolução é de 720x480. Filmes de maior duração podem ser armazenados nos discos de maior capacidade: 4 horas para os modelos face simples/camada dupla e face dupla/camada simples, e 8 horas para o modelo de face dupla/camada dupla. Um DVD não armazena apenas as imagens do filme. Possuem 32 trilhas para legendas (é possível ter em um DVD, legendas em várias línguas), 8 trilhas de áudio, com 8 canais cada uma (o filme pode ter até 8 traduções). Suporta até 9 ângulos de câmeras. O produtor pode fazer a filmagem com várias câmeras, e o usuário escolher a câmera na exibição. Note que esses recursos são suportados pelo padrão, mas não significa que todos os filmes os utilizarão. A mídia do DVD O grande avanço tecnológico responsável pela elevada capacidade dos DVDs é o aumento da densidade dos bits gravados. Os CD-ROMs e similares utilizavam para armazenar os bits, pequenas áreas chamada pits. A distância entre trilhas consecutivas é de 1,6 m (milionésimo de metro, ou milésimo de milímetro), e cada pit tem cerca de 0,8 m. Nos DVDs, a distância entre trilhas foi reduzida para 0,74 m, e o tamanho de cada pit foi reduzido para 0,4 m. Além de aumentar o número de bits por unidade de área, os DVDs também podem utilizar dupla camada e/ou dupla face, fazendo a capacidade total chegar em torno de 16 GB. Capítulo 16 – Expansões de hardware 16-69 Figura 16.54 Comparação entre as mídias de CD-ROM e de DVD. ///////// FIM Capítulo 17 Conexões elétricas Neste capítulo mostraremos detalhadamente como são feitas todas as conexões de chips, cabos e placas de um PC. São conhecimentos indispensáveis para quem precisa montar, expandir ou dar manutenção em um PC. Conexões da fonte de alimentação As fontes de alimentação de PCs podem ser divididas em duas categorias: AT e ATX. As fontes LPX possuem conexões semelhantes às das fontes AT, enquanto as do tipo NLX são semelhantes à ATX. Vamos portanto discutir as conexões das fontes AT e ATX, e estaremos assim cobrindo todos os casos. Power Switch ATX Em equipamentos antigos, o botão liga/desliga servia para ativar e desativar o fornecimento de corrente elétrica. Equipamentos modernos ficam ligados o tempo todo, e a chave “liga/desliga” serve para colocar e retirar os circuitos do estado de standby. Isto é válido nos modernos aparelhos de TV, VCR, aparelhos de som, e de certa forma, para computadores. Uma fonte de alimentação ATX fica ligada o tempo todo, enquanto estiver conectada à tomada da rede elétrica. A chave liga/desliga em sistemas ATX serve para dizer a fonte: “passe a operar com plena carga”. A figura 1 mostra o botão liga-desliga (power switch) de um gabinete ATX, e também o conector correspondente. Este pequeno conector está na extremidade de um par de fios que sai da parte traseira do botão power switch do gabinete. 17-2 Hardware Total Figura 17.1 Botão liga-desliga de um gabinete ATX e o seu conector para ligar na placa de CPU. O conector deve ser ligado em um ponto apropriado da placa de CPU, de acordo com as instruções do seu manual. Esta conexão está exemplificada na figura 2. *** 35% *** Figura 17.2 Conexão do botão liga-desliga em uma placa de CPU ATX. Ligação da fonte na placa de CPU ATX Na figura 3 vemos a conexão da fonte de alimentação ATX, em uma placa de CPU ATX. Tanto a placa de CPU como a fonte ATX possuem conectores de 20 vias para esta ligação. Devido à diferença entre os formatos dos pinos (alguns são quadrangulares, outros são pentagonais), é impossível fazer esta conexão de forma invertida. Em ambos os conectores existem travas de plástico. Essas travas se encaixam quando os conectores são acoplados. Para retirar o conector, é preciso apertar a trava existente no conector superior. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-3 Figura 17.3 Conectando uma fonte de alimentação em uma placa de CPU ATX. A) Trava no conector da fonte B) Trava no conector da placa de CPU C) Para desencaixar os conectores, é preciso pressionar a trava no ponto indicado Power Switch em fontes AT Normalmente o usuário não precisa conectar a chave liga-desliga, pois esta já vem conectada de fábrica. Esta chave, localizada geralmente na parte frontal do gabinete, serve para ligar e desligar a fonte de alimentação AT, e portanto, ligar e desligar o computador. Existem entretanto raros casos em que o usuário ou um técnico precisa fazer esta conexão. Isto ocorre, por exemplo, quando é feita uma substituição da fonte de alimentação. A figura 4 mostra os dois tipos mais comuns de chave liga-desliga. O primeiro tipo é chamado de pushbutton, e deve ser apertado para ligar, e apertado novamente para desligar o computador. O segundo tipo é muito parecido com os interruptores de luz utilizados em residências. IMPORTANTE: Mostraremos esta conexão com bastante detalhes, utilizando várias figuras, para que não fique dúvida, pois se for feita de forma errada, poderá causar um curto-circuito na fonte de alimentação, inutilizando-a. Figura 17.4 Chaves liga-desliga em gabinetes AT. Nas fontes AT, o botão liga-desliga atua diretamente sobre o seu fornecimento de tensão, ligando-a e desligando-a. Nas fontes ATX, o botão liga-desliga envia um comando para a placa de CPU, que por sua vez envia um comando para a fonte, ligando-a e desligando-a. Por trás do botão liga- 17-4 Hardware Total desliga em um gabinete AT, na sua parte interior, podemos localizar um cabo composto de 4 fios que são ligados na fonte de alimentação. A figura 5 mostra esses 4 fios em detalhe. Figura 17.5 Fios que partem da chave liga-desliga para a fonte de alimentação AT. A) Localização no gabinete B) Visão detalhada dos fios Na figura 6 vemos os 4 fios da fonte de alimentação AT que devem ser conectados na chave liga-desliga. Observe que esses fios apresentam cores diferentes. Normalmente são branco, preto, azul e marrom. *** 35% *** Figura 17.6 Fios que devem ser conectados na chave liga-desliga. Na fonte de alimentação você encontrará uma etiqueta com diversas informações, entre as quais, um diagrama com as conexões que devem ser feitas entre a fonte e o botão liga-desliga, como mostra a figura 7. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-5 Figura 17.7 Etiqueta da fonte de alimentação. A figura 8 mostra detalhadamente essas conexões. Observe que existem dois diagramas, um relativo ao botão pushbutton (o da esquerda), e o outro para botão tipo interruptor (o da direita). Não siga este esquema ao pé-da-letra. Fontes diferentes poderão apresentar conexões diferentes. Você deve utilizar o esquema de ligações que está na etiqueta da sua fonte. Considere o esquema mostrado aqui apenas como um exemplo ilustrativo. Figura 17.8 Exemplo de esquema para ligação do botão liga-desliga na fonte de alimentação. Observe que em cada um dos dois botões mostrados na figura 8, acrescentamos as indicações (A), (B), (C) e (D). Essas indicações não são feitas no esquema, apenas as acrescentamos para aumentar a clareza. Para ligar a fonte, o botão faz internamente duas ligações elétricas: A é ligado com B C é ligado com D Quando o botão é desligado, essas ligações são desfeitas. Tudo o que precisamos fazer é ligar corretamente os 4 fios nesses 4 terminais. Observe ainda que os diagramas fazem menção às cores dos fios em português, mas 17-6 Hardware Total na prática, você encontrará essas indicações em inglês: black (preto), white (branco), brown (marrom) e blue (azul). A figura 9 mostra em detalhe, o botão tipo interruptor. Estão indicados também, os seus 4 terminais, com as letras A, B, C e D, de acordo com o esquema da figura 8. Figura 17.9 Botão tipo interruptor. A figuras 9 e 10 mostraram o interruptor isolado apenas por questões de clareza. Você pode fazer essas ligações sem retirar o interruptor do gabinete, já que a sua parte traseira é perfeitamente acessível pelo interior do gabinete, como mostra a figura 5. O mesmo pode ser dito sobre o botão tipo pushbutton, mostrado na figura 11. Observe as letras indicadas na figura, de acordo com as existentes no diagrama da figura 8. Figura 17.10 Botão tipo interruptor, já com as ligações para a fonte de alimentação, de acordo com o diagrama impresso na etiqueta da fonte A = Azul B = Branco C = Marrom D = Preto Também de acordo com o diagrama da figura 8, são feitas as conexões entre os terminais desta chave, e os 4 fios da fonte de alimentação. As ligações finais são mostradas na figura 12. A figura 13 mostra essas ligações feitas na chave, vista pela parte interior do gabinete. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-7 Figura 17.11 Botão tipo pushbutton. Figura 17.12 Pushbutton com os fios ligados na fonte A = Azul B = Branco C = Marrom D = Preto Figura 17.13 Conexões feitas em uma chave pushbutton. Ligação da fonte na placa de CPU AT 17-8 Hardware Total A figura 14 mostra a conexão da fonte de alimentação em uma placa de CPU padrão AT. Este tipo de placa possui um conector de 12 vias, e na fonte, existem dois conectores de 6 vias para esta conexão. IMPORTANTE: Este encaixe deve ser feito com muita atenção, pois se for cometido um erro, a placa de CPU e as placas de expansão, juntamente com as memórias e o processador serão danificados. *** 75% *** Figura 17.14 Conectando uma fonte de alimentação em uma placa de CPU AT Para conectar corretamente, é preciso seguir a regra dos fios pretos: Os 4 fios pretos devem ficar juntos na parte central do conector. Cada um dos conectores de 6 vias existentes na fonte possui dois fios pretos. Os dois conectores devem ser dispostos de tal forma que os dois fios pretos de um conector fiquem ao lado dos dois fios pretos do outro conector. Assim, os 4 fios pretos ficarão juntos. Também é importante verificar se os dois conectores ficaram corretamente encaixados. Todos os 12 contatos do conector de alimentação da placa de CPU devem estar cobertos pelos dois conectores de 6 vias existentes na fonte. Use a figura 14 como referência. Ligação da fonte nos drives e disco rígido Essas conexões são as mesmas, tanto em fontes AT como em ATX, tanto em dispositivos novos quanto nos modelos antigos. Você já conhece os conectores existentes na fonte, próprios para a alimentação dos drives de disquetes, disco rígido, drive de CD-ROM e demais dispositivos que possam ser chamados de drives. Na figura 15 vemos a conexão da fonte no disco rígido. Observe o tipo de conector da fonte que é usado nesta ligação. Normalmente as fontes possuem três ou mais desses conectores. Todos eles são idênticos, e você pode ligar qualquer um deles em qualquer dispositivo que possua este tipo de conector. Devido ao seu formato pentagonal achatado, este conector não permite ligação errada. Se tentarmos ligá-lo em uma posição invertida, o encaixe não poderá ser feito. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-9 Figura 17.15 Conectando a fonte de alimentação no disco rígido Na figura 16 vemos como ligar a fonte de alimentação em um drive de disquetes de 3½”. Preste muita atenção nesta conexão, pois se você tentar encaixá-lo “de cabeça para baixo”, ou então deslocado para o lado, a conexão será feita, e quando você ligar o computador, o drive queimará. Figura 17.16 Conectando a fonte de alimentação em um drive de disquetes de 3½“. Use a figura 17 como referência para fazer esta ligação corretamente. *** 35% *** Figura 17.17 Orientação correta da ligação do conector para drives de disquetes de 3½”. 17-10 Hardware Total Além de encaixar conectores, existem situações em que você precisará fazer o inverso, ou seja, desencaixar conectores. A regra geral para desconectar corretamente, é puxar sempre o conector, e não os fios. Ocorre que determinados conectores possuem travas que impedem ou dificultam a desconexão. Se você tiver dificuldade para desconectar, não puxe com muita força, pois você poderá danificar o conector existente no drive. Use uma chave de fenda para destravar os conectores, facilitando assim a desconexão. A chave de fenda deve ser introduzida como mostra a figura 18. Figura 17.18 Às vezes é preciso de uma chave de fenda para desconectar a fonte de um drive de disquetes de 3½”. A conexão da fonte de alimentação no drive de CD-ROM é similar à já mostrada para o disco rígido, pois é utilizado o mesmo tipo de conector. Podemos vê-la na figura 19. Figura 17.19 Conectando a fonte de alimentação em um drive de CD-ROM. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-11 Display digital O display digital é um dispositivo que se tornou comum a partir do início dos anos 90, foi utilizado durante toda a década, e no seu final, começou a cair em desuso. Trata-se de um mostrador digital que indica o clock do processador. Este mostrador é um enfeite, ou seja, o computador não depende dele para funcionar. Ele também não é um medidor, ou seja, não indica necessariamente o clock verdadeiro do processador. É apenas um pequeno “letreiro luminoso” que mostra um número qualquer, programado pelo técnico que montou o computador. Muitos usuários foram enganados por este display, por pensarem que ele indicava necessariamente o clock verdadeiro. Compravam computadores lentos mas ficavam satisfeitos com a indicação de um clock elevado neste display. Mesmo sendo um dispositivo que está caindo em desuso pela sua inutilidade, quando montamos um computador usando um gabinete com display, devemos ao menos programálo com o clock correto. Figura 17.20 Display digital. Displays digitais antigos possuíam apenas dois dígitos, capazes de indicar valores até 99 MHz. Surgiram modelos com “dois dígitos e meio”, o que significa que possuíam um dígito “1” para representar as centenas, podendo mostrar valores até 199 MHz. Finalmente surgiram modelos com 3 dígitos que podem ser programados até 999 MHz. Um display atual deveria apresentar 4 dígitos, necessários para indicar valores a partir de 1000 MHz. Para que um display digital funcione, é preciso que esteja ligado na fonte de alimentação. É preciso também que esteja programado para apresentar o número correto. Por exemplo, em um Pentium-III/800, devemos programar o display para que apresente o número 800. Para fazer esta programação, devemos consultar as instruções existentes no manual do gabinete, que é uma pequena folha onde é explicada a programação dos números desejados. 17-12 Hardware Total *** 35% *** Figura 17.21 Exemplo de manual de um display digital. A figura 21 mostra o exemplo do manual de um display. Este modelo possui três dígitos: centenas, dezenas e unidades. Observe que existem três grupos de jumpers para representar esses três dígitos (indicados como x100, x10 e x1). Cada grupo é formado por 7 jumpers, e cada um desses 7 jumpers corresponde a um dos 7 segmentos que formam cada dígito no display. Por isso recebem o nome de displays de 7 segmentos. Os segmentos são designados pelas letras A, B, C, D, E, F e G. Para formar os números, basta acender e apagar os segmentos apropriados. Por exemplo, para formar o número 2, é preciso acender os segmentos A, B, G, E e D, e deixar os demais apagados. Cada segmento é aceso ou apagado de acordo com o posicionamento do jumper correspondente. Veja no diagrama da figura 21 que existem dois pontos designados como “G” e “5V”. Nesses dois pontos, devemos ligar um pequeno conector de duas vias que parte da fonte de alimentação. Esses dois pontos possuem as tensões G=terra, e +5 volts, fornecendo assim, a corrente elétrica para que o display acenda. O fio no qual existe o conector de duas vias que deve ser ligado no display, é composto por um par vermelho (+5) e preto (terra). Em geral, fica localizado em um prolongamento de um outro conector da fonte. A figura 22 mostra um display digital, visto pela parte interna do gabinete. Podemos ver os diversos jumpers usados para a programação dos seus valores. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-13 Figura 17.22 Um display digital, visto pelo interior do gabinete. Se você achar difícil manusear esses jumpers, pode remover o display, passando assim a ter acesso mais fácil. A figura 23 mostra um display já destacado do gabinete. Antes de removê-lo (basta retirar os parafusos que o prendem), anote a posição e a orientação dos fios que nele estão ligados. Figura 17.23 Um display digital, frente e verso. A despadronização dos displays digitais Sem dúvida a maior dificuldade na programação dos valores dos displays digitais é a sua despadronização. Cada modelo possui um método próprio para programar os segmentos, e os manuais que acompanham o gabinete são muito mal explicados. Procuraremos amenizar as dificuldades apresentando aqui mais alguns exemplos e displays e suas programações. A placa de CPU não indica com quantos MHz está funcionando, no máximo informa se está operando em modo TURBO ou NORMAL (note que as placas atuais não apresentam mais esta informação, e o display é programado com um número fixo). A saída “Turbo LED” da placa de CPU envia esta informação ao painel do gabinete. Na maioria dos casos essa indicação é usada para controlar o display. O display mostra dois valores diferentes, um quando o computador está em velocidade alta (Turbo) e outro quando em velocidade baixa (chamada indevidamente de Normal). 17-14 Hardware Total Cabe ao montador do PC fazer a configuração do painel para indicar as velocidades usadas pelo computador. Para esta tarefa é indispensável o manual do gabinete. O primeiro grande problema que o usuário enfrenta é que o manual do gabinete normalmente traz instruções muito resumidas e mal explicadas a respeito da programação dos números a serem exibidos pelo display. A outra dificuldade é que existem muitos tipos diferentes de displays, com diversos sistemas de configuração. Vamos apresentar alguns exemplos de displays para que você tenha mais facilidade de configurar um display desconhecido na prática. Podemos encontrar displays de três tipos: XX, 1XX e XXX. O tipo XX permite a representação de números de 00 até 99. Não é comum nos atuais gabinetes, pois não existem mais à venda PC com clocks inferiores a 100 MHz. Os do tipo 1XX possuem um dígito adicional para marcar as centenas, mas este dígito pode apenas representar o número 1, ou estar em branco, podendo assim serem representados valores até 199 MHz. Finalmente, existem displays com três dígitos decimais completos, podendo representar valores até 999 MHz. Começaremos apresentando instruções para displays de dois dígitos, por serem de aprendizado mais fácil. Depois daremos exemplos dos outros tipos de display. Estarem supondo que você já fez as conexões do display na fonte de alimentação, no Turbo LED, na placa de CPU, e no Turbo Switch (se for o caso), seguindo as instruções que serão apresentadas mais adiante neste capítulo, e com a ajuda do seu manual. O display deverá estar obedecendo ao Turbo Switch, e apresentando dois valores diferentes. Mostraremos agora como programar os números que são apresentados pelo display. Exemplo de display de 2 dígitos A figura 24 mostra um exemplo de display de dois dígitos. Os dois dígitos são chamados de "dígito 2" (dezenas) e "dígito 1" (unidades). Cada dígito é formado por 7 segmentos, chamados de A, B, C, D, E, F, G. Neste exemplo, o display possui 14 grupos de pinos de seleção para controlar individualmente cada um dos 7 segmentos dos seus dois dígitos. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-15 *** 35% *** Figura 17.24 Exemplo de conexões de um típico display de 2 dígitos. A figura 25 mostra com mais detalhes um desses 14 grupos de pinos de seleção. Existe um pino no meio e mais três pinos, chamados no caso de A, B e C. Um jumper deve ser colocado ligando o pino do meio ao pino A, B ou C, dependendo dos valores a serem indicados na velocidade alta e na baixa. O significado das ligações é descrito na tabela seguinte: Ligação Meio ligado em A Meio ligado em B Meio ligado em C Sem ligação Funcionamento Segmento acende apenas na velocidade baixa Segmento acende nas velocidades alta e baixa Segmento acende apenas na velocidade alta Segmento fica apagado em ambas as velocidades *** 35% *** Figura 17.25 Grupo de pinos de configuração do display. No caso da figura 25, um jumper está ligando o pino do meio ao pino "A". Significa que o segmento controlado por esse grupo de pinos ficará aceso quando o computador estiver em velocidade baixa e apagado quando em velocidade alta. Para configurar um display com essas características deve ser determinado que segmentos ficarão acesos ou apagados em velocidade alta e em velocidade baixa. Suponha que uma placa de CPU possui as seguintes velocidades (não se impressione, este tipo de display é mesmo encontrado em PCs antigos): 17-16 Hardware Total Alta: 75 MHz Baixa: 16 MHz Desenhamos os números 75 e 16, conforme indicado na figura 26. Deve ser observado o nome que recebe cada segmento (1A, 2B, etc). A partir desses valores é construída uma tabela que mostra como cada segmento deve ficar em velocidade alta e em baixa, e determina-se como cada grupo de pinos indicados na figura 25 deve ser configurado. A figura 26 mostra esses dois valores. Observe os nomes que são dados aos segmentos do display. Os segmentos de um dígito de um display são sempre nomeados com as letras “A” até “G”, seguindo a ordem: O manual do display do nosso exemplo chamou o dígito das dezenas de “2”, e o das unidades de “1”. Portanto, os segmentos dos dois dígitos recebem os seguintes nomes: Levando em conta os nomes desses segmentos, e levando em conta que desejamos que sejam apresentados os números 75 e 16, chegamos à figura 26. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-17 *** 35% *** Figura 17.26 Valores a serem apresentados pelo display. De posse desta figura, observamos cada um dos segmentos e determinamos como cada um deles deve se comportar nas velocidades alta e baixa. Alguns deles ficam apagados em ambas as velocidades, como o 2G. Outros ficam acesos em ambas as velocidades, como o 1A. Existem os que acenderão apenas na velocidade alta, como o 2A, e os que acenderão apenas na velocidade baixa, como o 1E. Podemos então construir a seguinte tabela: Segmento 1A 1B 1C 1D 1E 1F 1G 2A 2B 2C 2D 2E 2F 2G Alta aceso apagado aceso aceso apagado aceso aceso aceso aceso aceso apagado apagado apagado apagado Baixa aceso apagado aceso aceso aceso aceso aceso apagado aceso aceso apagado apagado apagado apagado Jumper Meio ligado em B Sem ligação Meio ligado em B Meio ligado em B Meio ligado em A Meio ligado em B Meio ligado em B Meio ligado em C Meio ligado em B Meio ligado em B Sem ligação Sem ligação Sem ligação Sem ligação Levando em conta essas ligações, os jumpers do displays devem ser instalados da forma como mostra a figura 27. *** 35% *** Figura 17.27 Display do exemplo 1 com os jumpers configurados para exibir os números 75 e 16. 17-18 Hardware Total Exemplo de display de 2 ½ dígitos Vemos nas figuras 28 e 29 um outro exemplo de manual de gabinete. Desta vez, estamos apresentando um display de “dois dígitos e meio” (1XX), que pode apresentar valores até 199 MHz. Na figura 28, vemos que existe um conjunto de jumpers que define os valores apresentados pelo dígito das unidades (one’s place) nos modos Turbo e Normal. Outro bloco de jumpers define os valores que serão apresentados pelo dígito das dezenas (ten’s place) no modo Turbo e no modo Normal. A ligação H-2, quando realizada, acenderá o dígito 1 das centenas quando em modo Turbo. A ligação H-1 acenderá o dígito 1 das centenas em modo Normal (o que em geral não ocorre, pois a velocidade baixa é sempre inferior a 100 MHz). Caso o computador não chegue a ultrapassar os 100 MHz, o dígito das centenas deve permanecer sempre apagado, tanto em Turbo como em Normal. Nesse caso, basta não realizar as ligações H-1 nem H-2. Figura 17.28 Exemplo de manual de um display diagrama de jumpers A tabela da figura 29 possui linhas que definem o dígito desejado em modo Turbo, e as colunas definem o dígito desejado em modo normal. Considere por exemplo que o computador opera em 120 MHz quando em Turbo, e em 16 MHz quando em modo Normal. Comecemos pelo dígito das unidades. Queremos que sejam exibidos “0” em Turbo e “6” em Normal. Fazendo o cruzamento da linha “0” com a coluna “6”, encontramos a indicação das ligações que devem ser feitas no “one’s place”: 3A, 2B, 3C, 3D, 3E, 3F e 1G. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-19 Figura 17.29 Exemplo de manual de um display - tabela de ligações Da mesma forma, o dígito das dezenas deve apresentar “2” quando em Turbo e “1” quando em Normal. Cruzando a linha “2” com a coluna “1”, chegamos às ligações que devem ser realizadas no “ten’s place”: 2A, 3B, 1C, 2D, 2E e 2G. Com esses valores, instalamos os jumpers conforme mostra a figura 28. Na verdade esta figura, além de identificar os pinos A, B, C, etc, também traz indicadas as ligações que devem ser feitas para que sejam representados os números do exemplo (120 e 16). Exemplo de um display de 3 dígitos Finalmente apresentamos nas figuras 30 e 31, o manual de um display de três dígitos (XXX), capaz de representar valores até 999 MHz. Observe como é grande a semelhança com o display do exemplo anterior. A principal diferença é que neste existem três grupos de jumpers, para a definição do dígito das unidades (one’s), dezenas (ten’s) e centenas (hun’s). A tabela da figura 31 mostra as ligações que devem ser feitas em cada bloco para que sejam representados os valores desejados em modo Turbo e em modo Normal. As linhas representam os valores desejados em modo Turbo, e as colunas mostram os valores desejados em modo Normal. Suponha que queremos, como exemplifica a figura, programar os valores 220 (Turbo) e 116 (Normal). Devemos utilizar a tabela três vezes, uma para cada dígito (unidades, dezenas e centenas). 17-20 Hardware Total Figura 17.30 Exemplo de manual de um display diagrama de jumpers. O dígito das unidades deve representar os valores “0” em Turbo e “6” em Normal. Fazemos então o cruzamento da linha “0” com a coluna “6”, e obtemos assim as ligações que devem ser feitas no one’s place: 3A, 2B, 3C, 3D, 3E, 3F, 1G. O dígito das dezenas deve representar os valores “2” em Turbo e “1” em Normal. Fazemos então o cruzamento da linha “2” com a coluna “1”, e obtemos assim as ligações que devem ser feitas no ten’s place: 2A, 3B, 1C, 2D, 2E, 2G. Finalmente, o dígito das centenas deve representar os valores “2” em Turbo e “1” em Normal. Fazemos então o cruzamento da linha “2” com a coluna “1”, e obtemos assim as ligações que devem ser feitas no hun’s place: 2A, 3B, 1C, 2D, 2E, 2G. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-21 Figura 17.31 Exemplo de manual de um display - tabela de ligações. De posse dessas informações, programamos os três grupos de jumpers, como vemos na própria figura 30. Turbo Low e Turbo High Aqui está uma questão que gera dúvidas quando fazemos a configuração de um display. Veja por exemplo o display da figura 7, e observe que existem duas opções para a ligação do display na saída “Turbo LED” da placa de CPU: S+ S- Ligar na conexão para o anodo do Turbo LED na placa de CPU Ligar na conexão para o catodo do Turbo LED na placa de CPU Dos dois terminais que possui um LED, chamamos de anodo aquele por onde a corrente elétrica entra no LED, e chamamos de catodo aquele por onde a corrente elétrica sai do LED. Existem duas formas de implementar os dois terminais do conector para o Turbo LED na placa de CPU, ambas mostradas na figura 32: 1) Deixar um terminal ligado em uma tensão fixa de 5 volts, e pelo outro terminal, “puxar” corrente para que o LED acenda. No primeiro terminal, deve ser ligado o anodo do Turbo LED, e no outro é ligado o catodo do Turbo LED. Um resistor (já encontrado na placa de CPU) é ligado em série com o LED para eviar corrente excessiva. Este método é chamado de TURBO LOW. 17-22 Hardware Total 2) Deixar um terminal ligado em uma tensão fixa de 0 volts, e pelo outro terminal, “empurrar” corrente para que o LED acenda. No primeiro terminal, deve ser ligado o catodo do LED, e no outro deve ser ligado o anodo. Também deve ser usado um resistor em série com o LED, que já faz parte da placa de CPU. Este método é chamado de TURBO HIGH. *** 35% *** Figura 17.32 Turbo Low e Turbo High. Em ambos os casos, um terminal do conector Turbo LED da placa de CPU permanece com uma tensão fixa, seja ela de 0 ou 5 volts. Este terminal de tensão fixa não pode controlar o display, exatamente porque sua tensão é constante, não importa se a placa de CPU está em velocidade Turbo ou Normal. O outro terminal é o que deve ser usado, mas a princípio não sabemos se ele irá “empurrar” ou “puxar” corrente quando for ativado o modo Turbo. Por esta razão, certos displays possuem dois pontos de conexão, como o exemplificado na figura 30. O ponto S+ é usado para placas de CPU que operam em modo TURBO HIGH, e o ponto S- é usado para conexão com placas de CPU que operam em TURBO LOW. Temos então, dois terminais na placa de CPU, e dois terminais no display. Apenas um fio deve ser usado nesta ligação. A dificuldade é saber qual é o terminal correto, tanto na placa de CPU como no display. Devemos primeiro, escolher aleatoriamente um dos dois pontos possíveis de conexão no display (S+ ou S-). A outra extremidade do fio deve ser ligada a um dos dois terminais da saída Turbo LED na placa de CPU. Se ao comandarmos a velocidade da placa de CPU (através do Turbo Switch, ou através de comandos como Control Alt + e Control Alt -), o número apresentado no display permanece inalterado, significa que escolhemos o ponto errado na placa de CPU. Devemos então usar o outro terminal da saída Turbo LED da placa de CPU. Com este outro terminal, podemos verificar que alterando a velocidade da placa de CPU (Turbo/Normal), o valor apresentado no display mudará. A seguir, verificamos se o valor alto mostrado no display (Ex: 120 MHz) realmente corresponde à maior velocidade da placa de CPU, enquanto o valor mais baixo apresentado no display (Ex: 16 MHz) realmente aparece quando temos uma menor velocidade na placa de CPU. Se quando Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-23 o computador estiver mais rápido, o número apresentado no display for menor (e vice-versa), significa que escolhemos o ponto errado no display para a conexão na placa de CPU. Por exemplo, se escolhemos S+, devemos mudar esta conexão para o ponto S-. Cabos flat Existe uma regra simples para fazer qualquer conexão de cabo flat: O fio vermelho do cabo flat deve ser encaixado no pino 1 do conector Identificar o fio vermelho é muito fácil. Todos os cabos flat possuem o seu fio número 1 pintado, ou então listrado de vermelho. Resta então saber identificar o pino 1 de cada tipo de conector. A figura 33 mostra a conexão de um cabo flat em um drive de disquetes de 3½”. Podemos ver no conector, na parte direita, o número 33, que em geral é facilmente visualizado. Este conector possui 34 pinos, sendo que em uma extremidade encontramos os pinos 1 e 2, e na outra extremidade encontramos os pinos 33 e 34. Se sabemos qual é o lado onde está o pino 33, o lado oposto tem o pino 1, e com ele deve ser alinhado o fio vermelho do cabo flat. Figura 17.33 Ligando o cabo flat em um drive de disquetes de 3½”. Na figura 34 vemos a conexão de um cabo flat IDE em um drive de CDROM. Como mostra a figura, o drive possui (em geral) uma numeração estampada na sua parte traseira, indicando os pinos 1 e 2 em uma 17-24 Hardware Total extremidade, e 39 e 40 na outra extremidade. Caso você tenha dificuldades para identificar o pino 1, consulte as indicações em geral impressas na parte traseira do drive, e também encontradas no seu manual. Use também esta dica: o pino 1 do cabo flat do drive de CD-ROM ficam sempre próximo ao conector da fonte de alimentação. Figura 17.34 Ligando o cabo flat em um drive de CDROM. Na figura 35 temos a conexão de um cabo flat em um disco rígido IDE. Observe que o disco rígido não possui indicação do seu pino 1. Entretanto, existem diversas formas de identificá-lo. Figura 17.35 Conectando o cabo flat IDE no disco rígido. Uma forma de descobrir a numeração dos pinos de um conector é consultando a serigrafia da placa de circuito. A serigrafia consiste nas Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-25 inscrições existentes nas placas, em geral em tinta branca. Às vezes é preciso utilizar uma lupa para ler essas inscrições. A figura 36 mostra a serigrafia próxima ao seu conector, vemos claramente os números 39/40 em uma extremidade, e 1/2 na outra. Figura 17.36 Em geral é possível identificar a posição do pino 1 através da serigrafia. Nem sempre existe serigrafia, ou inscrições na parte traseira do drive. Quando isso ocorre, precisamos consultar o manual. A figura 37 mostra a parte traseira de um drive LS-120 (disquetes de 120 MB). Não existem indicações no drive, mas seu manual mostra claramente a posição do pino 1 do seu conector. Figura 17.37 O manual do LS-120, e dos demais dispositivos IDE, informa a posição do pino 1. Existe mais uma forma de localizar o pino 1 em conectores localizados tanto nas interfaces quanto nos dispositivos IDE. Em geral esses conectores possuem uma fenda localizada na sua parte central, como mostra a figura 38. Quando esta fenda está orientada para baixo, os pinos 1 e 2 estarão orientados para a esquerda. 17-26 Hardware Total Figura 17.38 A posição da fenda no conector fêmea, quando voltada para baixo, indica que o pino 1 está para a esquerda. Além de ligar os cabos flat nos diversos tipos de drives citados aqui, é preciso saber ligá-los também nas suas interfaces, ou seja, nos conectores apropriados da placa de CPU. Continua sendo válida a regra do fio vermelho, ou seja, o fio vermelho do cabo flat deve ficar alinhado com o pino 1 do conector. Precisamos então localizar nos conectores das placas, a posição dos respectivos pinos 1. Figura 17.39 Conectores para drives de disquete e interfaces IDE em uma placa de CPU. Algumas vezes o conector do cabo flat e os conectores existentes na placa de CPU são feitos de tal forma que a conexão invertida é evitada. Observe os conectores mostrados na figura 39. Cada um deles possui uma fenda na sua parte central, como já havíamos mostrado na figura 38. Normalmente os conectores usados em cabos flat possuem uma saliência que se encaixa nesta fenda. Se tentarmos encaixar o conector ao contrário, a saliência não permitirá a conexão. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-27 Figura 17.40 A maioria dos cabos flat possuem uma saliência para evitar o encaixe na posição invertida. A figura 40 mostra um conector de um cabo flat, no qual existe uma saliência que impede o encaixe invertido. Infelizmente, nem todos os cabos flat possuem conectores com esta saliência. Desta forma, o usuário precisa realmente identificar a posição do pino 1, evitando assim o encaixe invertido. Além de saber identificar a posição do pino 1, é preciso também saber identificar as interfaces. O conector da interface para drives de disquete é um pouco mais curto que os conectores das interfaces IDE. Possui apenas 34 pinos. Os conectores IDE possuem 40 pinos. Portanto, na figura 39, o conector mais curto é o da interface para drives de disquetes, e os dois maiores são os das interfaces IDE. Também é preciso identificar qual das duas interfaces IDE é a primária, e qual é a secundária. Muitas vezes esta indicação é feita na serigrafia, como no exemplo da figura 41. Ao lado dos conectores, temos as indicações IDE 1 (primária) e IDE 2 (secundária). Figura 17.41 É preciso identificar qual das interfaces IDE é a primária e qual é a secundária. A figura 42 mostra um cabo flat encaixado corretamente na interface IDE primária. 17-28 Hardware Total Figura 17.42 Conectando o cabo flat IDE na placa de CPU. Como vimos, nem sempre o conector do cabo flat possui a saliência que se encaixa na fenda existente nos conectores da placa de CPU. Quando isso ocorre, devemos identificar o pino 1 por outros meios. Podemos verificar se o número 1 está indicado na serigrafia, ou então consultar o diagrama existente no manual da placa de CPU. Para facilitar ainda mais, apresentamos na figura 43, a numeração dos pinos desses conectores. De acordo com a figura, quando olhamos esses conectores com a fenda central voltado para baixo, o pino 1 estará orientado para a esquerda. Figura 17.43 Numeração de pinos de conectores IDE e da interface para drives de disquete da placa de CPU. Em caso de dúvida, consulte o manual da placa de CPU, onde sempre estarão as indicações necessárias. A figura 44 mostra um trecho de um manual, no qual está descrita a numeração dos pinos das interfaces IDE e da interface para drives de disquete. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-29 Figura 17.44 O layout da placa de CPU, existente no seu manual, também facilita o encaixe correto dos cabos. IMPORTANTE: O cabo flat IDE de 80 vias tem um conector de cor diferente dos outros dois, normalmente de cor azul. Este conector diferente deve ser obrigatoriamente ligado na placa de CPU, caso contrário ocorrerão problemas de funcionamento no dispositivo IDE Slave. Coolers As placas de CPU modernas possuem uma conexão de 3 pinos para o cooler do processador. Este tipo de conexão com 3 pinos possui um controle de velocidade. Desta forma a placa de CPU pode ligar o ventilador apenas quando a sua temperatura está muito elevada, ou desliga-lo quando o computador estiver em estado de espera. Figura 17.45 Placas de CPU modernas possuem uma conexão para alimentar o cooler do processador (CPU FAN). A figura 46 mostra a conexão para o cooler do processador em uma placa de CPU. O conector fêmea de 3 vias, que faz parte do ventilador, deve ser ligado ao conector macho de 3 vias, existente na placa de CPU. Observe que os três orifícios do conector fêmea são mais próximos de uma das suas faces laterais. Este formato dificultará o encaixe na posição errada. 17-30 Hardware Total Figura 17.46 Ligando o cooler do processador na placa de CPU. Coolers de PCs mais antigos não eram ligados na placa de CPU. Aliás, as placas de CPU antigas não tinham conexão para cooler. Esses coolers eram ligados na própria fonte de alimentação, como mostra a figura 47. Possuem dois conectores de fonte, sendo um macho e um fêmea. O macho é ligado em um dos conectores da fonte, e o fêmea ficará livre para alimentar outros periféricos. Figura 17.47 Cooler ligado na fonte de alimentação. Módulos de memória Módulos DIMM/168 (SDRAM), DIMM/184 (DDR SDRAM) e RIMM (RDRAM) são todos instalados pelo mesmo processo. Os velhos módulos SIMM e os módulos COAST usados para formar a cache L2 em algumas placas de CPU antigas também têm formas diferentes de instalação. Instalando e removendo módulos DIMM Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-31 É simples o processo de colocação e retirada desses módulos. Apenas temos que tomar cuidado para não forçá-los para os lados, o que poderia danificálos. Também é preciso fazer coincidir as suas duas fendas com as saliências do seu soquete. A figura 48 mostra as fendas e saliências. Figura 17.48 Saliências nos soquetes DIMM encaixam em fendas existentes no módulo. Para encaixar o módulo DIMM, devemos posicioná-lo sobre o soquete, e a seguir forçá-lo para baixo, como mostra a figura 49. Este movimento deve ser feito com muito cuidado e muita firmeza. Se o encaixe estiver muito difícil precisaremos aplicar mais força, mas com cuidado para não deixar o módulo escorregar para as laterais (ou melhor, para frente ou para trás, segundo a orientação da figura 49). Se o módulo for acidentalmente flexionado poderá quebrar, ou pior ainda, poderá quebrar ou danificar os contatos do seu soquete, o que provavelmente inutilizaria a placa de CPU. Aqui todo cuidado é pouco. Quando o encaixe é feito, duas pequenas alças plásticas existentes no soquete são encaixadas nas fendas laterais existentes no módulo. Essas alças também servem como alavancas, possibilitando a extração do módulo de forma bem fácil. Figura 17.49 Instalando um módulo DIMM. 17-32 Hardware Total A figura 50 mostra a extração de um módulo DIMM pela atuação nas alças laterais do seu soquete. Basta forçar as alavancas como mostra a figura, e o módulo levantará. Depois disso, terminamos de puxá-lo por cima, mas com cuidado para não tocar nos seus chips e partes metálicas. Figura 17.50 Extraindo um módulo DIMM. Instalando e removendo módulos RIMM A instalação de um módulo RIMM é feita de forma similar, como mostra a figura 51. Encaixamos o módulo diretamente sobre o soquete. As alças laterais do soquete travarão o módulo através das suas fendas laterais. Para retirar o módulo, basta atuar sobre as duas alças laterais do soquete. Figura 17.51 Conectando um módulo RIMM. Instalando e removendo módulos SIMM A instalação e remoção de módulos SIMM/72 é feita da mesma forma nos módulos SIMM/30. A figura 52 mostra como instalar um módulo SIMM/72. Para fazê-lo, primeiro colocamos o módulo apoiado de forma inclinada sobre o seu soquete. Uma vez estando perfeitamente alinhado, fazemos um movimento para que assuma a posição vertical, como mostra a figura. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-33 Figura 17.52 Instalando um módulo SIMM/72. Se não tomarmos certos cuidados esses módulos, instalados de forma tão simples, poderão ficar mal encaixados, e em conseqüência, não funcionarão. O primeiro detalhe a ser checado é o correto posicionamento do módulo sobre o seu soquete. Se o módulo for posicionado de forma invertida (ou seja, com um giro de 180 graus em relação à posição correta), ficará mal encaixado. Exatamente para evitar o encaixe errado, os módulos SIMM possuem na sua parte central, uma fenda na qual é encaixada uma pequena saliência existente no seu soquete. A figura 53 mostra a fenda do módulo e a saliência no soquete, antes e depois do encaixe ser feito. Observe como a fenda do módulo fica totalmente encaixada no soquete. Figura 17.53 A saliência do soquete deve ficar encaixada na fenda existente no módulo SIMM. Nas partes laterais do soquete, existem pequenos pinos plásticos que devem ficar alinhados com furos existentes nas laterais do módulo, como mostra a figura 54. Quando o módulo está mal alinhado, este pino não coincide com o furo. 17-34 Hardware Total *** 35% *** Figura 17.54 Os pinos plásticos do soquete devem ser encaixados nos furos existentes no módulo SIMM. Tomados esses cuidados, bastará travar o módulo na posição vertical, e estará feito o encaixe. Retirar o módulo SIMM/72 é ainda mais simples. Basta puxar as duas alças metálicas existentes nas extremidades do módulo, como mostra a figura 55. Figura 17.55 Extraindo um módulo SIMM/72. Instalando e removendo módulos COAST O módulo COAST possui no seu conector, um chanfro que deve ficar alinhado com a saliência existente no seu soquete. Para encaixar um módulo COAST no seu soquete, devemos posicioná-lo de tal forma o chanfro fique alinhado com a esta saliência. Feito isto, aplicamos força em cada uma das extremidades do módulo, até que seja aos poucos encaixado até o final. Esta operação é mostrada na figura 56. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-35 *** 75% *** Figura 17.56 Posicionando e encaixando um módulo COAST. Você certamente achará muito difícil a retirada de um módulo COAST, pois o seu soquete o prende com muita força. Se você simplesmente segurar e puxar, correrá o risco de danificá-lo com eletricidade estática, ou danificar o próprio soquete, ou ainda machucar as mãos. Uma forma fácil de retirá-lo é com a ajuda de uma alavanca, que pode ser, por exemplo, uma chave de fenda. Use um livro ou outro objeto de altura adequada (desde que não danifique os componentes da placa) e faça-o de apoio para a alavanca. Levante um pouco de cada lado, até que o módulo seja totalmente retirado. Podemos ver esta operação na figura 57. Figura 17.57 Retirando um módulo COAST. Painel frontal do gabinete Todos os gabinetes possuem um painel frontal com LEDs e chaves, além de um pequeno alto-falante. Do outro lado desses LEDs e chaves, na parte interna do gabinete, partem diversos fios com conectores nas suas extremidades. Esses conectores devem ser ligados na placa de CPU, em pontos descritos no seu manual. A figura 58 mostra um trecho do manual de uma placa de CPU, no qual estão descritas as conexões para o painel. Essas informações são a princípio suficientes para fazer as conexões com o painel, mas vamos detalhá-las um pouco mais, tornando-as mais fáceis. É importante notar que você poderá encontrar pequenas diferenças nessas conexões, ao examinar modelos diferentes de placas de CPU. 17-36 Hardware Total Figura 17.58 O manual da placa de CPU traz as instruções para as conexões com o painel do gabinete. Conexão do alto falante Todos os gabinetes para PC possuem, na sua parte frontal, um pequeno altofalante. Não se trata de um alto-falante ligado nas caixas de som. É um simples alto-falante, conhecido como PC Speaker. Este alto-falante emite apenas sons simples, como BEEPS. Mesmo que você passe o tempo todo utilizando as caixas de som que são acopladas na placa de som, o PC Speaker é muito importante. É através dele que o computador informa a ocorrência de eventuais falhas de hardware durante o processo de boot. Quando corre tudo bem, o PC Speaker emite um simples BEEP antes de prosseguir com o carregamento do sistema operacional. Quando ocorre algum problema, como por exemplo, uma falha na memória, são emitidos vários BEEPS com diferentes durações. Normalmente os manuais das placas de CPU apresentam uma tabela chamada BEEP Error Code, através da qual, podemos identificar qual é o problema, de acordo com a seqüência de BEEPS emitidos. O PC Speaker é ligado a dois fios, na extremidade dos quais poderá existir um conector de 4 vias, ou dois conectores de 1 via. Na placa de CPU, encontraremos um pequeno conector de 4 pinos, com a indicação speaker. Quando tivermos dificuldades para localizar este conector, podemos contar com a ajuda do manual da placa de CPU, que traz um diagrama que mostra todas as suas conexões. Apesar do conector existente na placa de CPU possuir 4 pinos, apenas os dois extremos são usados. Por isso, caso o PC Speaker possua dois conectores simples, devemos ligá-los no primeiro e no quarto pino da placa. Esta ligação não possui polaridade, ou seja, se os fios forem ligados de forma invertida, o PC Speaker funcionará da mesma forma. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-37 *** 35% *** Figura 17.59 Conexão do alto-falante. Conexão do RESET Olhando pela parte interna do painel frontal do gabinete, podemos ver os dois fios que partem da parte traseira do botão de Reset. Na extremidade deste par de fios os quais existe um pequeno conector de duas vias. Este conector não tem polaridade, ou seja, pode ser ligado invertido sem alterar o funcionamento do botão de Reset. Na placa de CPU você encontrará um conector de duas vias com a indicação “RESET”, ou “RST”, ou “RESET SW”, ou algo similar, para realizar esta conexão. Sua ligação está mostrada na figura 60. *** 35% *** Figura 17.60 Conexão do botão RESET. Conexão do Hard Disk LED Todos os gabinetes possuem no seu painel, um LED indicador de acesso ao disco rígido (HD LED). Este LED é aceso sempre que o disco rígido realizar operações de leitura e gravação. Normalmente é um LED vermelho, e normalmente na sua parte posterior estão ligados dois fios, sendo um vermelho em um branco (também pode ser um vermelho e um preto). Como 17-38 Hardware Total nem sempre os fabricantes seguem padrões nas cores desses fios, convém conferir quais são as cores no seu caso. Na extremidade desse par de fios, existe um conector de duas vias, do mesmo tipo existente no botão de Reset. Na placa de CPU você encontrará pinos com a indicação HD LED para realizar esta conexão. Esta conexão poderá ter dois aspectos: um conector de 2 pinos, ou um de 4 pinos, com o terceiro pino retirado. Se na sua placa a configuração tiver 4 pinos com um terceiro retirado, ligue o LED entre os dois primeiros, como mostra a figura 61. *** 35% *** Figura 17.61 Conexão do HD LED. Esta conexão possui polaridade, ou seja, se for realizada de forma invertida, o LED não acenderá. Felizmente, esta ligação invertida não causa dano algum. Muitas vezes, o manual indica um dos pinos com o sinal “+”. Este deve corresponder ao fio vermelho. Se com esta ligação, o LED não funcionar (espere o boot para que o disco rígido seja acessado), não se preocupe. Desligue o computador e inverta a polaridade desta ligação, e o LED funcionará. Conexão do Power LED e Keylock Vamos estudar essas duas conexões juntas, pois muitas placas de CPU apresentam um único conector, com 5 pinos, nos quais são feitas ambas as conexões. O Power LED, localizado no painel frontal do gabinete, normalmente é de cor verde. Da sua parte posterior partem dois fios, normalmente um verde e um branco (ou verde e preto). Na extremidade deste par de fios, poderá existir um conector de 3 vias (a do meio não é utilizada), ou dois conectores isolados de 1 via cada um. Neste caso, a ligação deve ser feita entre os pinos 1 e 3 deste conector. O Keylock é uma fechadura elétrica existente no painel frontal do gabinete. Através de uma chave apropriada, também fornecida junto com o gabinete, podemos abrir ou fechar. Quando colocamos esta chave na posição fechada, Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-39 a placa de CPU deixará de receber os caracteres provenientes do teclado. Isto impede, pelo menos de forma grosseira, que outras pessoas utilizem o computador na nossa ausência. Na parte traseira desta fechadura, existem dois fios, na extremidade dos quais existe um pequeno conector de duas vias. Na placa de CPU encontramos um conector de 5 pinos para a ligação do Keylock e do Power LED. Esses pinos são numerados de 1 a 5 (consulte o manual da placa de CPU para checar a ordem desta numeração, ou seja, se o pino 1 é o da esquerda ou o da direita). Nos pinos 1 e 3 ligamos o Power LED, e nos pinos 4 e 5 ligamos o Keylock. A ligação do Keylock não tem polaridade, mas a do LED tem (assim como ocorre com qualquer tipo de LED). Se o LED não acender, basta desligar o computador e inverter a ligação. O Keylock é sempre ligado entre os pinos 4 e 5, e o Power LED é sempre ligado entre os pinos 1 e 3, mas como mencionamos, o Power LED pode apresentar dois tipos de conector (um triplo ou dois simples). *** 35% *** Figura 17.62 Conexão do Keylock e Power LED. As placas de CPU e gabinetes modernos não possuem mais o keylock. Este é o caso da placa cujo diagrama está mostrado na figura 58. Podemos constatar que a conexão para o Power LED está presente, mas não existe Keylock. A razão para esta extinção é simples. Ao inibir o funcionamento do teclado, o Keylock não está oferecendo uma proteção eficaz para o computador. Afinal de contas, a maioria dos comandos do Windows e outros sistemas operacionais modernos podem ser realizados sem o uso do teclado, apenas com o mouse. Além do mais, existem mecanismos de segurança mais eficazes, como por exemplo, o uso de uma senha definida no CMOS Setup. Conexões externas 17-40 Hardware Total As conexões externas ao computador são bastante fáceis. Os conectores utilizados são todos diferentes, e cada um deles possui uma única posição de encaixe, ou seja, não encaixam se forem usados de forma invertida. Melhor ainda, nos PCs modernos que seguem o padrão PC99, a maioria dos conectores utiliza um código de cores que facilita ainda mais a identificação dos conectores. Conexão do monitor O cabo de vídeo do monitor possui em sua extremidade, um conector DB-15 macho, que deve ser ligado no conector DB-15 fêmea da placa de vídeo. A figura 63 mostra esta conexão. Figura 17.63 Conectando o monitor na placa de vídeo. Conexão do mouse e do teclado O teclado é ligado na parte traseira do computador, através da qual é acessada a parte traseira da placa de CPU. Na figura 64, vemos a conexão do teclado em uma placa de CPU padrão AT. Figura 17.64 Conexão do teclado DIN de 5 pinos em uma placa de CPU padrão AT. Na figura 65, vemos a conexão do teclado em uma placa de CPU padrão ATX. Tome cuidado, pois o conector do teclado e o do mouse são idênticos. Nas placas de CPU modernas existe um código de cores. O conector do teclado é lilás e o do mouse é verde. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-41 Figura 17.65 Conexão do teclado em uma placa de CPU ATX. Em algumas placas, o conector para mouse PS/2 fica localizado sobre o conector de teclado, em outras é o conector de teclado que fica localizado sobre o conector do mouse. Esses conectores são idênticos. Para tirar a dúvida, siga o código de cores (teclado=lilás / mouse=verde) ou consulte o diagrama existente no manual da placa de CPU, como o que mostra a figura 66. Figura 17.66 Diagrama de conexões na parte traseira de uma placa de CPU ATX. A conexão para mouse sempre pode ser feita em uma interface serial (COM1 ou COM2), como mostra a figura 67. Este tipo de conexão está disponível em placas de CPU de qualquer tipo, seja AT ou ATX. 17-42 Hardware Total Figura 17.67 Conexão do mouse em uma porta serial (COM1 ou COM2). Nas placas de CPU padrão ATX, é mais comum ligar o mouse no conector para mouse PS/2, como mostra a figura 68. Desta forma, deixamos as duas interfaces seriais livres para outras conexões. Por exemplo, podemos usar a COM1 para ligar uma câmera digital, e a COM2 para conectar dois micros, permitindo transferências de dados, sem que para isto seja necessário ter uma rede instalada. Figura 17.68 Conexão para mouse PS/2 em uma placa de CPU ATX. Existem teclados com conectores de dois tipos: DIN e PS/2. Da mesma forma, encontramos placas de CPU ATX (com conectores de teclado PS/2) e AT (com conectores de teclado DIN). Quando o tipo de conector no teclado é diferente do conector existente na placa de CPU, precisamos utilizar adaptadores. A figura 69 mostra adaptadores para teclado, de dois tipos, marcados com A e B. Figura 17.69 Adaptadores para teclado. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-43 O tipo indicado na figura como “A” possui um conector PS/2 macho e do outro lado, um conector DIN fêmea. Deve ser usado para ligar teclados DIN em placas de CPU ATX (que possuem conector tipo PS/2). O adaptador indicado como “B” possui de um lado, um conector PS/2 fêmea, e do outro, um conector DIN macho. Este adaptador é usado para ligar teclados PS/2 em placas de CPU AT (dotadas de conector DIN). Tome muito cuidado ao comprar este conector, pois como existem dois tipos, é comum a confusão. Da mesma forma existem adaptadores de mouse, convertendo de DB-9 para PS/2 e vice-versa. Infelizmente nem todos os modelos de mouse funcionam através desses adaptadores, portanto a melhor coisa a fazer é adquirir um mouse com conector do mesmo tipo daquele usado pela sua interface, dispensando o uso de adaptadores. Figura 17.70 Adaptador para mouse. Cores padrão PC99 O padrão PC99, usado pelas placas de fabricação recente, especifica cores para cada um dos conectores externos do PC, o que facilita bastante as conexões por parte dos usuários principiantes. Tanto os conectores do computador como os dos periféricos utilizam agora este padrão. Conector Vídeo analógico VGA Line in (audio) Line out (audio) Monitor digital / flat panel IEEE 1394 (Firewire) Microfone Midi/joystick Paralela Teclado PS/2 Mouse PS/2 Serial Speaker out /subwoofer (audio) Speaker, direita para esquerda USB Cor Azul escuro Azul claro Verde Branco Cinza Rosa Amarelo Rosa escuro Lilás Verde Verde escuro Laranja Marrom Preto 17-44 Video out Hardware Total Amarelo Placas de expansão É claro que existem placas de CPU com “tudo onboard”, que permitem montar um PC sem utilizar placas de expansão. Ainda assim casos como este são minoria. Todo técnico ou montador de PCs deve estar apto a conectar e desconectar placas de expansão. O encaixe de uma placa de expansão está ilustrado na figura 71. Usamos como exemplo uma placa PCI, mas o mesmo princípio é usado também para placas ISA e AGP. Alinhe a placa sobre o slot e aplique movimentos alternados até que a placa fique totalmente encaixada. Esses movimentos alternados são ilustrados na figura 72. Figura 17.71 Encaixando uma placa de expansão em um slot. 1 - Coloque a placa apoiada sobre o slot, mas ainda sem forçar 2 - Force a placa para baixo, primeiro em uma extremidade 3 - Force a placa para baixo, na outra extremidade 4 - Repita as etapas 2 e 3, até que aos poucos a placa fique totalmente encaixada Figura 17.72 Encaixando uma placa de expansão em um slot. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-45 Depois que a placa estiver totalmente encaixada, devemos fixá-la no gabinete através de um parafuso, como mostra a figura 73. Figura 17.73 Aparafusando uma placa de expansão. Para retirar a placa, devemos puxá-la em movimentos alternados, como mostra a figura 74. Devemos ter cuidado para não tocar com as mãos, os circuitos da placa que está sendo retirada, caso contrário poderemos danificála com eletricidade estática. Figura 17.74 Retirando uma placa de expansão. Processadores Existem atualmente processadores na forma de cartucho e processadores que são encaixados em soquetes ZIF. Vejamos então como manuseá-los. Encaixando o processador no soquete ZIF 17-46 Hardware Total O encaixe de processadores em soquetes ZIF é bastante simples. Isto engloba todos os processadores quer usam o Socket 7 (Pentium, Pentium MMX, K5, K6, 6x86, 6x86MX, C6), o AMD Duron e as versões novas do Athlon, bem como as versões novas do Celeron e Pentium III, e ainda o Pentium 4. Antes de mais nada, devemos evitar a todo custo, tocar nas “perninhas” do processador, caso contrário poderemos danificá-lo com eletricidade estática. O outro detalhe importante é identificar a orientação do processador no seu soquete. A figura 75 mostra que um dos cantos do soquete possui uma configuração de furos diferente das dos três outros cantos. Isto varia de um processador para outro. No Soquete 7, apenas um canto é diferente dos outros três, enquanto nos soquetes para Pentium III, Celeron, Athlon e Duron existem dois cantos como o mostrado na figura 75. Figura 17.75 Checando a orientação do soquete ZIF. Os processadores também possuem um ou dois dos seus cantos com uma configuração diferente, como mostra a figura 76. Ao instalar o processador no soquete, devemos fazer com que esses cantos coincidam. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-47 Figura 17.76 Checando a orientação do processador. A figura 77 mostra a instalação do processador no seu soquete. Inicialmente levantamos a alavanca. Colocamos a seguir o processador no seu soquete, observando a sua orientação correta. Podemos agora abaixar a alavanca e travá-la. *** 100% *** Figura 17.77 Instalando um processador em um soquete ZIF. Encaixando processadores de cartucho Apesar dos processadores mais comuns já não usarem mais o encapsulamento na forma de cartucho, ainda podemos encontrar modelos antigos deste tipo, bem como alguns modelos mais raros, como o Pentium II/III Xeon e o Itanium. Entre os processadores mais comuns, são os seguintes os que utilizavam o formato de cartucho:     Pentium II As primeiras versões do Celeron As primeiras versões do Pentium III As primeiras versões do Athlon 17-48 Hardware Total Os conectores usados por esses processadores não são chamados de soquetes, e sim, de slots. Os processadores Pentium II, Pentium III e Celeron citados acima usam o Slot 1, enquanto o Athlon no formado de cartucho usa o chamado Slot A. Ambos os tipos de slots possuem uma saliência (figura 78) que é encaixada em uma fenda existente no conector existente no processador. Figura 17.78 Saliência existente no Slot 1 e no Slot A. A figura 79 mostra o processo de encaixe do Pentium II no seu slot. Observe que pelo padrão, a inscrição “Pentium II” (o mesmo vale para os demais processadores) deve ficar voltada para a parte traseira da placa de CPU. Encaixamos o processador no seu mecanismo de retenção e aplicamos força para baixo, para que o encaixe seja feito no slot. Não podemos esquecer que, além de encaixar o processador no seu slot, precisamos ainda ligar o seu cooler no conector apropriado da placa de CPU. *** 100% *** Figura 17.79 Encaixando um processador Pentium II no seu slot. Em algumas hastes de fixação de processadores, existem travas que devem ser posicionadas para cima ou para baixo durante o processo de colocação e retirada do processador. Coloque a trava para cima, fixando o processador após o encaixe. Desloque a trava para baixo antes de colocar ou retirar o processador do seu slot (figura 80). Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-49 Figura 17.80 Trava do processador. A retirada dos processadores de cartucho dos seus slots é um pouco difícil. Teria que ser feita a 4 mãos, ou então com uma ferramenta extratora especial. O procedimento dependerá das hastes de fixação do processador. Quando existem travas, como no caso da figura 80, basta destravá-las e puxar o processador para cima com cuidado. Em certos tipos de haste, temos que forçar para dentro, duas alças plásticas localizadas na sua parte interior, ao mesmo tempo em que puxamos o processador cuidadosamente para cima (figura 81). Figura 17.81 Retirando o processador. 17-50 Hardware Total Sustentação dos processadores de cartucho Os processadores de cartucho são muito grandes, principalmente o Pentium II e o Athlon. O Pentium III utiliza um cartucho mais fino, mas todos esses processadores se tornam pesados quando adicionamos a eles, coolers grandes e pesados, necessários para a refrigeração dos modelos que dissipam mais potência. Por isso muitas placas de CPU são acompanhadas de suportes e mecanismos de fixação especiais. Figura 17.82 Mecanismo de retenção para processadores de cartucho. A figura 82 mostra um tipo de mecanismo de retenção para processadores de cartucho. Este mecanismo deve ser encaixado sobre o soquete Slot 1 ou Slot A da placa de CPU. São ainda fornecidas duas peças menores, dotadas de parafusos. Essas peças devem ser encaixadas por baixo da placa de CPU, em furos localizados próximos das extremidades do Slot. A figura 83 mostra esses furos. Em alguns casos, essas peças já vêm de fábrica encaixadas nesses furos, em outros o usuário precisa fazer o seu encaixe. *** 35% *** Figura 17.83 Furos por onde serão encaixadas as peças que servirão para aparafusar o mecanismo de retenção do processador. A figura 84 mostra como essas peças são encaixadas nesses furos, por baixo da placa de CPU. Depois de encaixadas, seus parafusos ficarão à amostra, ao lado do soquete do processador, como mostra a figura. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-51 *** 75% *** Figura 17.84 Encaixando as peças que contém os parafusos de fixação do mecanismo de retenção do processador. O mecanismo de retenção do processador deve ser então alojado sobre o seu slot, como mostra a figura 85. Este mecanismo possui 4 parafusos que devem ser usados para a fixação, evitando que se solte. Figura 17.85 Aparafusando o mecanismo de retenção do processador. Existem modelos que ao invés de usarem parafusos, possuem pinos plásticos que devem ser forçados para baixo (figura 86). 17-52 Hardware Total Figura 17.86 Fixação através de pinos plásticos. Os dissipadores de calor e ventiladores acoplados ao processadores em formato de cartucho podem ser muito pesados. Por isso algumas placas de CPU são fornecidas juntamente com um suporte apropriado, mostrado na figura 87. Figura 17.87 Suporte do dissipador/ventilador. Quando a placa de CPU é acompanhada deste suporte, ele deve ser encaixado em furos existentes na placa de CPU, ficando em posição paralela ao slot do processador. Neste suporte existem pinos que devem ficar orientados no sentido do soquete, como mostra o detalhe à direita na figura 60. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-53 *** 75% *** Figura 17.88 Fixando o suporte do dissipador. A seguir, encaixamos neste suporte, os dois pinos plásticos que o acompanham, como mostra a figura 89. Figura 17.89 Encaixando os pinos plásticos. Este tipo de suporte para o dissipador utiliza ainda uma outra peça plástica, que deve ser encaixada sobre os seus pinos, como mostra a figura 90. Figura 17.90 Terminando a montagem do suporte do dissipador. Dependendo do tipo de cooler usado, a instalação suporte do dissipador/ventilador é opcional. Seu uso é mais importante quando o processador utiliza um cooler grande e pesado. Coolers x soquetes Todos os processadores que são encaixados em soquetes ZIF têm dimensões externas idênticas, são quadrados com cerca de 5 cm de largura. Seus 17-54 Hardware Total coolers são portanto bastante similares, a diferença fica por conta do maior tamanho, usado para os processadores que dissipam mais calor. Os primeiros processadores Pentium utilizavam um cooler mais simples e incompatível com os processadores atuais. A figura 91 mostra a visão lateral do Pentium e do cooler que utilizava. A parte superior do Pentium era totalmente plana e se ajustava perfeitamente a este tipo de cooler, que tem uma chapa de alumínio plana e pequenas alças laterais que faziam a fixação ao processador. Este sistema de fixação não pode ser usado nos processadores modernos. Além disso, não permite que seja aplicada pressão suficiente entre o cooler e o processador, o que prejudica a transferência térmica. *** 35% *** Figura 17.91 Visão lateral do Pentium e do cooler que utilizava. Na figura 92, vemos um outro tipo de cooler, usado nos dias atuais. Ao invés de possuir as 4 garras plásticas que o fixam no processador, possui duas alças metálicas que o fixam diretamente no soquete. Figura 17.92 Cooler apropriado para os processadores modernos. Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-55 O sistema de fixação utilizado pelo cooler mostrado na figura 91 é inadequado para os processadores modernos. Seu grande problema é que só serve para o Pentium comum, até 166 MHz. Os outros processadores são mais altos, possuem chapas metálicas na sua parte superior, o que impede a sua fixação pelas 4 pequenas garras plásticas (veja as figuras 93 a 97). O cooler mostrado na figura 92 não é fixado no processador, e sim no soquete. Desta forma, processadores com alturas diferentes podem ser fixados sem problemas. Figura 17.93 O Pentium MMX (ocorre o mesmo com o Pentium-200, não MMX) possui uma pequena chapa metálica na sua face superior. Figura 17.94 Os processadores Cyrix também possuem uma chapa metálica na sua face superior. Figura 17.95 Uma chapa metálica ocupa toda a extensão da face superior do AMD K6, K6-2 e K6-III. Figura 17.96 Visão lateral dos processadores AMD Athlon e Duron. 17-56 Hardware Total Figura 17.97 Visão lateral dos processadores Intel Pentium III e Celeron com encapsulamento FC-PGA. Nas figuras 98 e 99 vemos em detalhe, a alça para fixação do cooler usado para todos os processadores modernos citados aqui. No soquete existem duas alças plásticas, nas quais fazemos a fixação através das garras metálicas existentes no cooler. Figura 17.98 O soquete possui alças plásticas nas suas partes laterais, para fixação do cooler. Na figura 99 vemos em detalhe, as duas alças metálicas presas no soquete do processador. Figura 17.99 As alças metálicas do microventilador são presas nas alças plásticas do soquete. Conexões Turbo em placas antigas Essas são as ligações de Turbo Switch e Turbo LED, encontradas em placas de CPU antigas. As placas de CPU atuais não as possuem, mas você ainda pode ter que configurá-las, principalmente se estiver lidando com um computador não tão novo. O botão Turbo (Turbo Switch), localizado no painel frontal do gabinete, serve para controlar a velocidade de operação do processador. No passado, existiam alguns programas antigos que não funcionavam corretamente em computadores muito rápidos. Para executá-los, era preciso diminuir a sua velocidade, o que era feito através do botão Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-57 Turbo. Quando pressionado, o processador opera em plena velocidade. Ao ser depressionado, o processador passa a operar em uma velocidade mais baixa, dando chance à execução desses programas mais antigos. Ocorre que o processador Pentium é tão veloz que mesmo baixando consideravelmente sua velocidade, ainda não permite a execução daqueles antigos programas (um Pentium-200, ao ter sua velocidade diminuída 12 vezes, ainda é tão veloz quanto um 486 de 25 MHz, o que ainda é muito rápido para aqueles programas problemáticos). Não se preocupe, pois você provavelmente não irá utilizar esses antigos programas sensíveis à velocidade. A maioria deles é anterior a 1985. São na maioria jogos para XT e programas duplicadores de disquetes, como COPYWRIT e COPYIIPC. Figura 17.100 Conexões do Turbo Switch e Turbo LED. Caso a sua placa de CPU possua uma conexão para o Turbo Switch, você poderá usá-la. O botão Turbo existente no painel do seu gabinete deverá permanecer pressionado, para que o computador opere na sua plena velocidade. Na parte traseira deste botão, encontramos três fios, na extremidade dos quais existe um conector de 3 vias. Por outro lado, na placa de CPU, poderemos encontrar uma conexão de 3 ou de 2 pinos. Se o conector que vai ao gabinete possuir 3 pinos e o da placa de CPU tiver apenas 2, escolha dois para usar, como mostra a figura 100. Ocorre que em alguns casos, ao pressionar o botão o computador opera em velocidade baixa, e ao ser depressionado, opera em velocidade alta, um efeito exatamente inverso do esperado. Para corrigir este detalhe, basta inverter a ligação deste conector. Se você havia escolhido o primeiro e o segundo pontos do conector, e deixou o terceiro livre, ligue agora entre o segundo e o terceiro, e deixe o primeiro livre. OBS.: Mesmo quando a placa de CPU não possui conexão para o Turbo Switch, muitas vezes possui um comando especial para este controle, através do teclado. Por exemplo, muitas placas aceitam que seja digitado CONTROL ALT + para ativar o modo Turbo, e CONTROL ALT - para baixar a velocidade. Outras usam o comando CONTROL ALT T para comutar entre a velocidade alta e a baixa. Normalmente o manual da placa de CPU indica qual o controle 17-58 Hardware Total a ser usado. Em caso de desespero, o usuário também pode reduzir a velocidade do processador para executar esses programas problemáticos, bastando desabilitar as caches primária e secundária no CMOS Setup. O Turbo LED fica localizado no painel frontal do gabinete, e serve para a indicação do funcionamento em modo Turbo. Dele partem dois fios, normalmente um branco e outro amarelo, e em sua extremidade existe um pequeno conector de duas vias (figura 100). Em situação normal, este LED, quase sempre amarelo, permanece o tempo todo aceso, indicando a velocidade máxima. Nos antigos gabinetes, não existia o display digital, e este LED era ligado diretamente na placa de CPU. Atualmente, este LED é ligado no próprio display. Consulte o manual do display do gabinete para checar o ponto exato da conexão. Interfaces seriais e paralelas em placas AT Placas de CPU padrão ATX possuem as interfaces seriais e paralelas localizadas na sua parte traseira, e dispensam o uso de conexões adicionais. Já as placas de CPU padrão AT possuem conectores berg (aqueles que parecem uma cama de pregos) de fila dupla, sobre os quais devem ser encaixados conectores auxiliares como os mostrados na figura 101. Na outra extremidade desses conectores auxiliares, existem lâminas com os conectores DB-25 e DB-9 dessas interfaces. Esses conectores possuem ainda pequenos cabos flat, com os seus respectivos fios vermelhos. Sim, aqui também vale a regra do fio vermelho. Figura 17.101 Cabos das interfaces seriais e paralelas de uma placa de CPU padrão AT. A figura 102 mostra a conexão nas interfaces seriais. Observe na parte esquerda da figura, que existem conectores berg de fila dupla, com 10 pinos. A serigrafia da placa de CPU mostra o nome da interface (COM1) e a posição do pino 1. Ao fazer o encaixe, faça com que o fio vermelho do cabo Capítulo 17 – Conexões elétricas 17-59 flat fique alinhado com o pino 1 do conector. Em caso de dificuldade para identificar o pino 1, consulte o diagrama existente no manual da placa de CPU. Figura 17.102 Ligando o cabo da interface serial. O mesmo é feito com a interface paralela. Observe na parte esquerda da figura 103, o conector berg de fila dupla, com 26 pinos relativo à interface paralela. Procure na serigrafia, a indicação PRN1, e a posição do pino 1. O fio vermelho do cabo flat deve ser alinhado com este pino 1. Figura 17.103 Ligando o cabo da interface paralela. //////// FIM ///////////// Capítulo 18 Conexões mecânicas Montar um computador não consiste apenas em encaixar e aparafusar peças. Mesmo assim, saber executar essas etapas mecânicas corretamente é muito importante. Este capítulo é portanto de grande importância para aqueles que querem montar comptuadores. Acessórios do gabinete Todos os gabinetes para PC são acompanhados de uma pequena caixa onde existem dezenas de pequenas peças usadas para a montagem do computador. Podemos vê-la na figura 1. São vários parafusos, além de diversos outros acessórios usados principalmente na fixação das placas. Figura 18.1 Caixa de acessórios que acompanha os gabinetes. 18-2 Hardware Total As dezenas de parafusos que acompanham o gabinete são de tipos diferentes. Infelizmente a indústria padronizou parafusos diferentes para os diversos módulos que formam um PC. Por exemplo, o parafuso usado para fixar o disco rígido é diferente do usado para fixar o drive de 3½”. Para não perder tempo durante a montagem do PC, é recomendável identificar antes qual é a função de cada parafuso. Todos eles são parafusos do tipo PHILIPS, ou seja, possuem em sua cabeça, uma fenda em forma de “x”. Para apertálos, devemos usar uma chave PHILIPS tamanho médio. Aliás, uma boa idéia é adquirir um estojo de ferramentas para micros. Podemos encontrá-lo em praticamente todas as revendas de material para informática, e lá estarão algumas ferramentas muito úteis (figura 2). Figura 18.2 Algumas ferramentas usadas na montagem de PCs. Algumas ferramentas deste estojo são indispensáveis. Outras são tão úteis que por si só justificam a compra do jogo completo. Por exemplo, existe uma pinça com três pequenas garras, muito boa para segurar parafusos. É uma boa forma de colocar com facilidade um parafuso em seu lugar antes de apertá-lo. Existem também chaves próprias para prender parafusos hexagonais, como os que fixam os conectores das interfaces seriais em gabinetes padrão AT (3/16”). Figura 18.3 Chaves de fenda. Capítulo 18 – Conexões mecânicas 18-3 Em certos casos, os parafusos fornecidos com o gabinete possuem uma cabeça PHILIPS hexagonal. Isto significa que podem ser manuseados, tanto com uma chave PHILIPS, como com uma chave hexagonal. Normalmente os estojos de ferramentas possuem chaves hexagonais de 3/16” e de ¼”, próprias para os parafusos envolvidos na montagem de um PC. Existe ainda uma pinça ideal para retirar e colocar jumpers nas placas. Podemos ver essas ferramentas em detalhes nas figuras 2, 3 e 4. Figura 18.4 Pinças. Parafusos Separe todos os parafusos que você recebeu junto com o gabinete. Você poderá observar que são divididos em duas categorias (veja a figura 5) *** 35% *** Figura 18.5 Parafusos de classes 1 e 2. Observe que o de classe 2 é mais “gordinho” e tem menor número de voltas. Classe 1: Esses parafusos são usados para os seguintes dispositivos:      Drive de 3½” Drive de 5 1/4” Drive de CD-ROM Drive LS-120 Placas de expansão (*) Classe 2: Usados para os seguintes dispositivos: 18-4 Hardware Total   Disco rígido Tampa traseira do gabinete (*) OBS (*): As furações para parafusos existentes nos gabinetes nem sempre são padronizadas. Você deve, a princípio, tentar usar os parafusos de classe 1. Se forem muito finos para a furação existente, use parafusos classe 2. *** 75% *** Figura 18.6 Placas de expansão são fixas ao gabinete, a princípio com parafusos classe 1; se forem inadequados, use os de classe 2.. Figura 18.7 Drives de CD-ROM são fixados ao gabinete através de parafusos classe 1. Figura 18.8 Drives de disquete de 3½” são fixados ao gabinete através de parafusos classe 1. Capítulo 18 – Conexões mecânicas 18-5 Figura 18.9 Para fixar o disco rígido ao gabinete, usamos parafusos classe 2. As figuras 6, 7, 8, e 9 mostram alguns pontos onde são utilizados os parafusos de classes 1 e 2 apresentados aqui. A figura 10 mostra a parte interna de um gabinete, no qual estão presentes um drive de CD-ROM, um drive de disquetes de 3½” e um disco rígido. Todos são fixados ao gabinete através de parafusos laterais. É suficiente utilizar dois parafusos de cada lado. Figura 18.10 Fixação dos drives. Existem ainda parafusos bem diferentes, mostrados na figura 11. São usados para fixar a placa de CPU ao gabinete. Um deles, mostrado na parte direita da figura, é um parafuso metálico hexagonal. Deve ser aparafusado em locais apropriados na chapa do gabinete, e sua rosca poderá ser de Classe 1 ou Classe 2. Esta despadronização não causa problema, pois sempre serão fornecidos parafusos compatíveis com os furos existentes no gabinete. Em alguns casos, esses furos existentes no gabinete já possuem a rosca necessária para a fixação desses parafusos. Em alguns casos, esses furos não possuem 18-6 Hardware Total rosca, e são fornecidas porcas próprias para esta fixação. Após ser colocada a placa de CPU, é introduzido um outro parafuso (parte esquerda da figura 12), juntamente com uma arruela isolante. Este outro parafuso também poderá ser de Classe 1 ou 2. Convém checar qual é o tipo de parafuso utilizado antes de dar início à montagem. *** 75% *** Figura 18.11 Parafusos para fixar a placa de CPU ao gabinete. Na figura 12 vemos como fixar a placa de CPU ao gabinete, utilizando os parafusos mostrados na figura 11. Primeiro fixamos ao gabinete, os parafusos hexagonais (figura 11, parte direita). Devemos utilizar os furos da chapa do gabinete que possuem correspondência com os furos da placa de CPU. Depois colocamos a placa de CPU no gabinete e fazemos a sua fixação, usando os parafusos apropriados (figura 11, parte esquerda). Figura 18.12 Fixação da placa de CPU no gabinete através de parafusos hexagonais. Tampa plástica frontal Os gabinetes são acompanhados de tampas plásticas para serem usadas nos locais vagos reservados para a instalação de drives. Por exemplo, um gabinete pode ter local para a instalação de dois drives de 3½”, mas normalmente instalamos apenas um. Neste caso, o outro local deve ser tampado. Da mesma forma, existem locais para a instalação de dois drives de CD-ROM. Caso não usemos os dois locais, devemos fechar os que ficaram sem uso com essas tampas plásticas. A figura 13 mostra esses dois tipos de tampas. Devem ser introduzidas por pressão, pela parte frontal do gabinete. Capítulo 18 – Conexões mecânicas 18-7 Figura 18.13 Tampas plásticas frontais. Tampas traseiras Os gabinetes possuem, na sua parte traseira, fendas onde se alojam os conectores traseiros das placas de expansão. Como nem sempre utilizamos todas as fendas, é conveniente tampar as que não estiverem em uso. Para isto são usadas tampas metálicas apropriadas, como as mostradas na figura 14. Devemos prender essas tampas usando a princípio parafusos de classe 1. Se não servirem, usamos parafusos de classe 2. *** 35% *** Figura 18.14 Tampas traseiras. Chaves para trancar o teclado Muitos gabinetes são acompanhados de um par de chaves para trancar o teclado (Keylock). Este recurso é útil para o usuário que quer evitar, ou pelo menos dificultar, que outros usem o computador na sua ausência. Neste caso, o usuário deve ser cuidadoso para não perder as chaves. Caso as chaves sejam perdidas, será preciso desligar a conexão “Keylock” na placa de CPU. Os gabinetes modernos não possuem mais este recurso, pois a sua eficácia ficou bastante reduzida depois da popularização do Windows, já que a maioria dos seus comandos não exige o uso do teclado. 18-8 Hardware Total *** 35% *** Figura 18.15 Chaves para trancar o teclado (Keylock). Espaçadores plásticos A placa de CPU é presa ao gabinete por dois processos: Parafusos metálicos hexagonais (já apresentados na figura 11) e espaçadores plásticos (figura 16). Esses espaçadores plásticos devem ter inicialmente a sua parte superior encaixada em furos apropriados na placa de CPU. Sua parte inferior deve ser encaixada em fendas existentes no gabinete. Podemos observar esses furos na figura 17. *** 35% *** Figura 18.16 Espaçadores plásticos. Figura 18.17 Furos e fendas na chapa do gabinete, para fixação da placa de CPU. Capítulo 18 – Conexões mecânicas 18-9 O encaixe dos espaçadores é um pouco difícil de fazer. Inicialmente devemos checar quais são as fendas existentes no gabinete que estão alinhadas com furos na placa de CPU. Encaixamos espaçadores plásticos nos furos da placa de CPU que possuem fendas correspondentes na chapa do gabinete. A seguir colocamos a placa no seu lugar, de forma que todos os espaçadores plásticos encaixem simultaneamente nas respectivas fendas. A figura 18 mostra o detalhe do encaixe de um espaçador na sua fenda. Figura 18.18 Detalhe do encaixe de um espaçador plástico em uma fenda do gabinete. Após acoplar a placa de CPU, devemos olhar no verso da chapa onde a placa foi alojada, para verificar se todos os espaçadores encaixaram-se perfeitamente nas suas fendas. Cada espaçador plástico deve estar alinhado com a fenda, como indicado em “A” na figura 18. Estando todos alinhados, movemos a placa de forma que todos os espaçadores fiquem encaixados nas fendas metálicas como indicado em “B” na figura 18. Furos de fixação da placa de CPU Como vimos, a fixação da placa de CPU é feita por espaçadores plásticos e por parafusos metálicos hexagonais. Devemos contudo, tomar muito cuidado com o uso desses parafusos. Inicialmente devemos identificar quais são os furos existentes na chapa do gabinete, próprios para a recepção desses parafusos. A seguir, devemos checar quais são os furos da placa de CPU que têm correspondência com esses furos da chapa do gabinete. Observando atentamente os furos existentes na placa de CPU, podemos verificar que existem dois tipos, ambos mostrados na figura 19:   Furo normal Furo metalizado 18-10 Hardware Total Figura 18.19 Furo normal e furo metalizado. O furo metalizado pode ser usado para fixação através de parafusos metálicos, ou de espaçadores plásticos. O furo normal deve ser usado apenas para fixação por espaçadores plásticos. Se usarmos um parafuso metálico em um furo sem metalização, este parafuso poderá arranhar a camada de verniz da placa, provocando o contato entre as trilhas de circuito impresso, resultando em um curto circuito que danificará a placa. Normalmente dois parafusos metálicos são suficientes para garantir uma boa fixação da placa, mas mesmo quando usamos apenas um parafuso metálico, os espaçadores plásticos ajudarão a garantir uma boa fixação. Resta ainda ressaltar que em placas de CPU e gabinetes padrão ATX, a fixação é feita quase que exclusivamente por diversos parafusos hexagonais metálicos. Painel traseiro do gabinete ATX As placas de CPU padrão ATX possuem um painel traseiro, no qual ficam os conectores de várias das suas interfaces: seriais, paralela, teclado, etc. Os gabinetes ATX são acompanhados de uma pequena chapa metálica, na qual este painel se encaixará. A instalação desta chapa é mostrada nas figuras 20 e 21. Primeiramente devemos encaixar a chapa pela parte interna do gabinete (figura 20). Depois aparafusamos a chapa ao gabinete. Quando a placa de CPU for instalada no gabinete, os conectores existentes na sua parte traseira ficarão encaixados nesta chapa (figura 21). *** 75% *** Figura 18.20 Chapa metálica para painel das interfaces de uma placa de CPU ATX. Deve ser encaixada pela parte interna do gabinete. Capítulo 18 – Conexões mecânicas 18-11 *** 75% *** Figura 18.21 A chapa deve ser aparafusada no gabinete, e nela se encaixarão os conectores da placa de CPU. Fixação do Pentium 4 A montagem de computadores equipados com o Pentium 4 possui algumas diferenças básicas. A fonte de alimentação e o gabinete devem ser adequados. Gabinetes para Pentium 4 devem possuir 4 furos, nos quais se encaixam 4 parafusos hexagonais que ficam alinhados com o soquete do processador. Figura 18.22 Fixação adicional em um gabinete ATX para Pentium 4. As placas de CPU para Pentium 4 também são acompanhadas de duas peças plásticas (mecanismo de retenção) e dois clips metálicos (clips de retenção), mostrados na figura 23. As duas peças plásticas servem para fixar a placa de CPU ao gabinete, através dos 4 parafusos mostrados na figura 22. Os clips devem ser presos nessas peças plásticas e fazem a fixação do cooler sobre o processador. 18-12 Hardware Total Figura 18.23 Peças para fazer a fixação do Pentium 4 e do seu cooler. Depois que os 4 parafusos hexagonais estão fixos na chapa do gabinete, instalamos e aparafusamos a placa de CPU, deixando livres apenas os 4 parafusos em torno do processador. A seguir instalamos os dois mecanismos de retenção, como mostra a figura 24. Ambos devem ser aparafusados. Figura 18.24 O mecanismo de retenção (as duas peças plásticas mostradas na figura 94) deve ser aparafusado à placa e ao gabinete. Podemos agora instalar o processador no seu soquete e fixar o cooler através dos dois clips metálicos, como mostra a figura 25. É imprescindível o uso de pasta térmica entre o processador e o cooler. Capítulo 18 – Conexões mecânicas 18-13 Figura 18.25 Fixando o cooler através dos clips de retenção. As fontes de alimentação para o Pentium 4 também precisam ser adequadas. Elas devem seguir à nova especificação ATX, chamada ATX12V. A principal diferença é a presença de um conector de alimentação adicional com +12 volts e capaz de fornecer alta corrente. O uso deste conector é uma tendência nas placas de CPU modernas. Até agora, as tensões necessárias aos processadores modernos (em geral inferiores a 2 volts) eram geradas a partir das tensões de +3,3 volts e +5 volts, disponíveis no conector padrão ATX. Esta geração de voltagem é feita a partir de conversores DC/DC, que são circuitos que geram uma tensão contínua, a partir de uma outra tensão contínua de valor diferente. Ocorre que os conversores DC/DC com entrada de +12 volts são mais eficientes que aqueles que usam entradas de +3,3V e +5V. A partir de +12 volts é possível operar com maior rendimento e menor aquecimento. Fontes ATX12V possuem ainda um conector adicional com as voltagens de +3.3V e +5V, fornecendo assim maior corrente para essas voltagens. Todas as fontes ATX12V possuem este conector auxiliar, mas existem fontes ATX não “ATX12V” que também possuem este conector auxiliar. Os três conectores são mostrados na figura 26. 18-14 Hardware Total Figura 18.26 Conectores de uma fonte ATX12V. As placas de CPU para Pentium 4 possuem os três tipos de conexões para fontes ATX12V, como mostra a figura 27. Figura 18.27 Os três conectores de alimentação de uma placa de CPU para Pentium 4. Interfaces seriais e paralelas As placas de CPU modernas possuem duas interfaces seriais e uma paralela. As que seguem o padrão AT são fornecidas juntamente com conectores apropriados para sua ligação na parte traseira do gabinete. Esses conectores são fixos a lâminas metálicas que podem ser aparafusadas diretamente em duas das oito fendas existentes no painel traseiro do gabinete, como mostra a figura 28. Os seus conectores ficarão acessíveis pela parte traseira do gabinete, como mostra a figura 29. Capítulo 18 – Conexões mecânicas 18-15 *** 35% *** Figura 18.28 As lâminas que contém os conectores das interfaces seriais e paralelas em placas de CPU padrão AT podem ser fixadas nas fendas verticais existentes na parte traseira do gabinete. Figura 18.29 Conectores na parte traseira do PC. Entretanto, esta forma de instalação tem uma desvantagem. As lâminas que contém esses conectores acabam por ocupar fendas que seriam destinadas ao alojamento de placas de expansão. Desta forma, dois slots deverão ficar obrigatoriamente sem uso, o que dificulta futuras expansões. Felizmente existe uma forma de instalar esses conectores sem recair neste problema. A maioria dos gabinetes possui, na sua parte traseira, fendas no formato de conectores DB-9 e DB-25. Essas fendas são tampadas, mas podemos abri-las com facilidade, com a ajuda de uma chave de fenda. Os conectores das interfaces seriais e paralela devem ter seus parafusos retirados, como vemos na figura 30. 18-16 Hardware Total Figura 18.30 Desmontando as lâminas que possuem os conectores das interfaces seriais e paralela. As lâminas que os prendiam não serão usadas, e desta forma podemos fixar esses conectores nas fendas apropriadas da parte traseira do gabinete. Os próprios parafusos que os prendiam originalmente nas suas lâminas são usados para fixá-los no gabinete. A figura 31 mostra esses conectores, já montados nos seus locais definitivos. Figura 18.31 Conectores de interfaces seriais e paralelas montados sobre fendas existentes na parte traseira do gabinete. Para retirar e colocar os parafusos hexagonais que fixam esses conectores, usamos uma chave hexagonal de 3/16”, normalmente encontrada nos jogos de ferramentas para montagem de micros. ///////// FIM /////////// Capítulo 19 Configurações e jumpers À medida em que os anos passam, jumpers e dip switches são cada vez menos usados. Há poucos anos atrás era preciso configurar diversos jumpers para instalar uma simples placa de expansão. Atualmente as placas de CPU ainda utilizam alguns jumpers, bem como discos rígidos e drives de CDROM. Muitas das opções de configurações de hardware existentes nas placas de CPU, que antes eram programadas através de jumpers, hoje são definidas no CMOS Setup. Não pense entretanto que um bom técnico pode passar sem conhecer jumpers. Os conceitos técnicos envolvidos na configuração de jumpers e dip switches são os mesmos utilizados em configurações do CMOS Setup. *** 75% *** Figura 19.1 Jumpers e dip switches Nem sempre as placas e drives vêm prontos para serem usados. Na maioria das vezes é preciso configurar seus jumpers. Isto ocorre particularmente com placas de CPU, discos rígidos e demais dispositivos IDE. Placas de expansão modernas não utilizam jumpers (com raríssimas exceções), bastará encaixálas no slot, e estarão prontas para funcionar. Neste capítulo veremos como 19-2 Hardware Total programar os jumpers que definem os clocks e a voltagem de operação dos processadores, além de outros jumpers das placas de CPU. Veremos ainda como configurar jumpers de dispositivos IDE e de diversos tipos de placas de expansão. Formas de configurar um jumper Antes de colocar em funcionamento uma placa de CPU, é preciso instalar o processador e configurar seus jumpers. Esses jumpers definem várias opções de funcionamento. Por exemplo:     Clock interno do processador Clock externo do processador Voltagem do processador Tipo do processador Note que na maioria dos casos, sobretudo com placas de CPU e processdores modernos, a maioria dessas configurações é automática, não sendo necessário programar jumpers, nem mesmo o CMOS Setup. Por exemplo, processadores AMD K6-2, K6-III e modelos mais antigos, necessitam que seja programada a sua voltagem de operação. Processadores Pentium II e superiores, bem como o Athlon e o Duron, não precisam de programação de voltagem. Eles indicam automaticamente para a placa de CPU a voltagem necessária. A programação do clock interno pode ser feita por jumpers em vários casos, mas a maioria dos processadores modernos não permite que seja definida esta configuração. Dizemos que são processadores “travados”. Isto evita que vendedores inescrupulosos instalem, por exemplo, um Pentium III/800 e o coloquem para funcionar a 1000 MHz. Processadores diferentes exigem voltagens de operação diferentes, configurações de jumpers diferentes, e clocks diferentes. Se um processador for instalado com uma configuração de jumpers errada, podemos até mesmo danificá-lo, na pior das hipóteses. Na melhor das hipóteses, o erro na configuração pode não danificá-lo mas deixá-lo em funcionamento errático, apresentando travamentos e outras anomalias. O manual da placa de CPU sempre trará as instruções para a correta configuração dos seus jumpers. Em certos casos, algumas das configurações não são feitas por jumpers, mas por itens do CMOS Setup. Seja qual for o caso, o manual da placa de CPU sempre trará as instruções apropriadas. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-3 Podemos encontrar nas placas de CPU, jumpers que se encaixam em um par de pinos, e jumpers que se encaixam em dois pinos, escolhidos dentro de um grupo de 3 ou mais pinos. Quando existem apenas dois pinos, temos duas configurações possíveis: ON ou CLOSED: quando o jumper está instalado OFF ou OPEN: quando o jumper está removido É comum encontrar jumpers com apenas um dos seus contatos encaixados. Esta opção é eletricamente equivalente a OFF, pois quando apenas um dos pinos está encaixado, não existe o contato elétrico. É usado desta forma apenas para que o jumper não seja perdido. Figura 19.2 Formas de configurar um jumper. Quando temos grupos com 3 ou mais pinos, estes são numerados. As instruções existentes nos manuais dizem para encaixarmos um jumper entre 1-2, 2-3, etc, de acordo com a finalidade. É comum também encontrar a opção OPEN, ou seja, sem jumper. Configurando a voltagem do processador Todos os processadores modernos, com raríssimas exceções, operam com duas voltagens: Interna e externa, também chamadas de CORE e I/O. Voltagem interna: usada na maior parte dos circuitos, inclusive no núcleo do processador. Voltagem externa: usada nos circuitos que fazem comunicação com a memória, chipset e com circuitos externos em geral. Por questões de compatibilidade, os processadores operam quase sempre com a voltagem externa fixa em 3,3 volts. Internamente utilizam voltagens menores, trazendo como principal benefício, a menor geração de calor. Um dos primeiros processadores a utilizar este sistema foi o Pentium MMX, operando externamente com 3,3 volts e internamente com 2,8 volts. 19-4 Hardware Total Atualmente a maioria dos processadores novos opera com voltagem interna inferior a 2 volts. Existem processadores nos quais a configuração de voltagem é automática. Esses processadores informam à placa de CPU o valor da voltagem interna que necessitam. O usuário não precisa se preocupar com esta configuração, e normalmente nem existem nas suas placas de CPU, opções de configuração dessas voltagens. A tabela abaixo mostra quais são os processadores que têm configuração de voltagem manual e quais têm configuração automática. Processador Pentium 4 Pentium III Pentium II Celeron Athlon Duron K6-III K6-2 K6 Cyrix M III Cyrix M II Cyrix 6x86MX, 6x86 WinChip Pentium MMX Pentium Configuração de voltagem Automática Automática Automática Automática Automática Automática Manual Manual Manual Manual Manual Manual Manual Manual Manual Observe entretanto que o fato de usarmos um processador com configuração automática, não quer dizer necessariamente que não precisamos nos preocupar com jumpers. Existem placas de CPU que podem ser configuradas para ignorar a programação automática de voltagem definida pelo processador, e utilizar uma voltagem definida pelo usuário. Este procedimento é usado quando usuários mais ousados obrigam o processador a operar acima das suas especificações. Isto é uma espécie de “envenenamento”, conhecido como overclock. Como todo tipo de envenenamento, é arriscado e nem sempre funciona. Neste livro não ensinaremos a fazer overclock, pois consideramos uma prática não recomendável. Aqueles interessados no assunto podem encontrar informações detalhadas em www.tomshardware.com. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-5 Figura 19.3 Exemplo de programação da voltagem interna para o processador Athlon em uma placa de CPU. Observe a opção CPU DEFAULT, que é a recomendada. A figura 3 mostra um exemplo de configuração de voltagem interna do processador Athlon, em uma placa de CPU Asus K7V. A opção recomendada é a CPU Default, que resulta na voltagem correta, informada pelo próprio processador. As outras opções são usadas pelos adeptos do overclock, e permitem utilizar voltagens entre 1.3 volts e 2.0 volts. Antes de instalar um processador devemos verificar se a placa de CPU possui configuração de voltagem interna para o processador, e caso tenha, esta configuração deve ser deixada na opção automática. Enquanto algumas placas de CPU oferecem a opção de descartar a configuração automática de voltagem para os processadores que possuem esta capacidade, todas as placas de CPU para processadores mais antigos que não fazem configuração automática de voltagem apresentam jumpers ou dip switches para esta configuração, que é obrigatória. No manual da placa de CPU existirão instruções para esta programação. A figura 4 mostra o exemplo de programação de voltagem interna do processador, em uma certa placa de CPU com Socket 7. As placas para Socket 7 produzidas a partir de 1998 normalmente permitem escolher voltagens entre 2.0 volts e 3.5 volts, o que garante a compatibilidade com maior número de processadores. Placas de CPU mais antigas podem oferecer apenas duas ou três opções de voltagem, compatíveis com os processadores da sua época, e as ainda mais antigas podem operar com voltagem fixa. 19-6 Hardware Total Figura 19.4 Programação de voltagem interna do processador em uma placa de CPU com Socket 7. Ao programar a voltagem interna de um processador que necessite deste tipo de programação, podemos sempre consultar as especificações indicadas na face superior deste processador. A figura 5 mostra como exemplo o processador AMD K6, no qual está indicado que a voltagem interna é 3.2 volts (CORE). Figura 19.5 Informações de configuração indicadas na face superior de um processador. A maioria dos processadores possui esta indicação. Nos raros casos em que não possui, é possível descobrir esta informação por outros métodos. Considere por exemplo um processador AMD K6-2/550 AGR. Através do seu manual podemos entender o significado das letras “AGR” usadas como sufixo. A figura 6 foi extraída do manual do K6-2, e nela vemos que a letra “G” indica que a voltagem do núcleo deve ser de 2,3 volts (a média da faixa 2,2V-2,4V). Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-7 Figura 19.6 Nos manuais dos fabricantes existem indicações de voltagem, baseadas no sufixo do processador. Em certos processadores antigos, descobrir a voltagem correta pode ser difícil pelo fato de não existirem indicações. Um exemplo é o Pentium P54C (modelos anteriores ao Pentium MMX). Este processador era produzido em duas versões: STD e VRE. A versão VRE era programada com 3,4 volts, e a versão STD com 3,3 volts. É possível descobrir a versão através da numeração do chip, como mostra a figura 7. Basta verificar a letra existente após a “/”. Se for “S”, trata-se de uma versão STD, e se for “V”, trata-se de uma versão VRE. Em caso de dúvida, para ambos os casos pode ser usada a tensão de 3,4 volts, já que atende aos requisitos da versão VRE, e também da versão STD, que funciona com voltagens entre 3,1 e 3.6 volts. *** 35% *** Figura 19.7 Identificando o Pentium P54C. Configurando o clock externo do processador Cada processador foi projetado para operar com um determinado clock externo. Em praticamente todas as placas de CPU, este clock não é configurado automaticamente. Cabe ao montador do PC fazer esta programação. Isto é válido tanto nas placas de CPU antigas para Pentium e 19-8 Hardware Total Pentium MMX, como nas placas para processadores mais modernos como Pentium III, Pentium 4 e Athlon. A figura 8 mostra a programação do clock externo em uma placa de CPU para Pentium 4. Através de dip switches podem ser escolhidos valores entre 100 e 133 MHz. O valor correto para este processador é 100 MHz, mas os adeptos do overclock podem utilizar valores mais elevados. Note que não existe configuração default ou automática para este clock. Sempre será preciso indicá-lo corretamente. Figura 19.8 Programação de clock externo em uma placa de CPU para Pentium 4. Quanto ao Pentium 4, você encontrará muitas informações sobre o seu “clock de 400 MHz”. Na verdade é utilizado um clock externo de 100 MHz, e são feitas 4 transferências a cada clock, o que dá um resultado similar ao de um clock de 400 MHz. Entretanto para efeito de programação de clock externo da placa de CPU, o valor que vigora é mesmo 100 MHz. Todas as placas de CPU possuem configurações de clock externo. A figura 9 mostra o exemplo de outra placa de CPU, a K7V, para processadores Athlon. Note que são oferecidas as opções de 100 MHz (o normal para este processador), e ainda os valores de 103, 105 e 110 MHz. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-9 Figura 19.9 Programação de clock externo em uma placa de CPU para Athlon. Da mesma forma como os “400 MHz” do Pentium 4, você encontrará indicações sobre um clock de 200 ou 266 MHz do Athlon e do Duron. Na verdade os clocks utilizados são 100 e 133 MHz, respectivamente. Como são feitas duas transferências a cada clock, tudo se passa como se fossem mesmo clocks de 200 e 266 MHz, mas para efeito de programação dos clocks externos das suas placas de CPU, os valores que vigoram são 100 e 133 MHz, respectivamente. Note ainda que não estamos afirmando que o Duron usa 100 MHz e o Athlon usa 133 MHz. Ambos os processadores são produzidos com clocks de 100 MHz. As versões mais novas do Athlon operam com 133 MHz externos (266 MHz com DDR). Novas versões do Duron também utilizarão os 133 MHz externos. A figura 10 mostra um outro exemplo de programação de clock externo, o da placa P3V4X. Dependendo do processador instalado, clocks diferentes devem ser usados. Para os processadores Celeron o clock externo é de 66 MHz. Para processadores Pentium III são usados 100 MHz ou 133 MHz, dependendo da versão. Note que além desses valores, são oferecidas várias opções para overclock. Com 68, 75, 80 e 83 MHz é feito overclock no Celeron. Com 103, 105, 110, 112, 115, 120 e 124 MHz é feito overclock nos processadores Pentium III que operam externamente com 100 MHz. Com 140 e 150 MHz é feito overclock nas versões do Pentium III que exigem 133 MHz. 19-10 Hardware Total Figura 19.10 Configuração de clock externo em uma placa para Pentium II / Pentium III / Celeron. Note nas figuras 8, 9 e 10 que quando programamos o clock externo do processador, estamos também programando o clock da memória DRAM e o clock do barramento PCI. O clock PCI padrão é de 33 MHz, desde que o processador esteja operando com seu clock correto. Quando é usado overclock, o clock PCI aumenta proporcionalmente. Também o clock da DRAM é vinculado ao clock externo do processador, tanto é que nas figuras anteriores temos indicações de clock para “CPU/DRAM”. Existem entretanto placas de CPU com chipsets que permitem utilizar clocks diferentes para o processador e para a DRAM. O processador pode usar clock externo de 100 MHz e a DRAM operar com 133 MHz, por exemplo. A figura 11 mostra um exemplo de configuração de clock externo em uma placa de CPU com Socket 7, na qual vemos que é permitida a operação da memória de forma assíncrona, ou seja, usando um clock diferente do usado pelo processador. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-11 Figura 19.11 Configurando o clock externo em uma placa de CPU com Socket 7. Note que nem todas as placas são tão flexíveis no que diz respeito à programação do clock externo. Placas de CPU mais antigas podem suportar no máximo 100 MHz. Placas ainda mais antigas podem chegar até 66 MHz apenas. Lembramos que os barramentos dos processadores só evoluíram de 66 para 100 MHz no início de 1998, um avanço relativamente recente. Configurando o clock interno do processador Esta é uma configuração que nem sempre está disponível, sobretudo quando são usados processadores modernos. O clock interno é formado pela composição entre o clock externo e um multiplicador. Por exemplo, com clock externo de 100 MHz e multiplicador 5x, chegamos ao clock interno de 500 MHz. Nos processadores antigos, o multiplicador era sempre definido através de jumpers ou dip switches. Em alguns casos o multiplicador era escolhido pelo CMOS Setup. O correto é escolher o multiplicador de acordo com o clock do processador. Por exemplo, em um K6-2/450, o correto é usar o clock externo de 100 MHz e o multiplicador 4,5x. Se fosse usado o multiplicador 4x, este processador iria operar a 400 MHz. Se fosse usado 5x, ele iria operar a 500 MHz. O uso de um clock mais baixo sempre funciona, mas não é de interesse. Para que fazer o processador ficar mais lento? Raramente isso é necessário. Já a operação com clock mais elevado nem sempre funciona. Para falar a verdade, normalmente não funciona. É uma 19-12 Hardware Total questão de sorte. Quando funciona, o processador perde confiabilidade, esquenta demais e pode ter sua vida útil extremamente reduzida. Infelizmente muitos vendedores desonestos passaram a fazer overclock nos processadores dos PCs que vendiam. Pior ainda, muitos distribuidores passaram a falsificar os processadores através de remarcação. Um processador podia ter indicado o clock de 233 MHz, que era apagado e substituído por 266 ou 300. A Intel foi o primeiro fabricante a “travar” seus processadores. Eles passaram a utilizar um multiplicador fixo e correto, ignorando a programação feita pela placa de CPU. Um processador Pentium III/500, por exemplo, deve ser programado com 100 MHz externos. Seu multiplicador é fixo em 5x, e mesmo que a placa de CPU seja programada para usar outros valores, serão ignorados e substituídos por 5x. Dizemos que um processador é “travado” quando utiliza sua própria configuração de multiplicador, ignorando a configuração da placa de CPU. Dizemos que o processador é “destravado” quando aceita configurações de multiplicador pela placa de CPU, através de jumpers ou do CMOS Setup. Os processadores “destravados” são:      AMD K6, K6-2, K6-III Cyrix M II, 6x86, 6x86MX WinChip Pentium, Pentium MMX Primeiras versões do Pentium II Os processadores “travados” são:    Pentium II, Pentium III, Pentium 4 Celeron Athlon e Duron OBS: Existem algumas versões do Athlon e do Duron que são destravadas. Existem ainda métodos para destravar processadores, mas deixamos isso para os sites e publicações que incentivam o overclock. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-13 Figura 19.12 Programação de multiplicadores. A figura 12 mostra um exemplo de programação de multiplicadores, extraído do manual de uma placa de CPU. Trata-se de uma placa para Socket 7, cujos processadores aceitam todos a programação manual do multiplicador. Podemos observar que existem configurações para: 1.5x / 2x / 2,5x / 3x / 4,5x / 5x / 5,5x Devemos sempre programar o multiplicador de acordo com o processador a ser instalado. Por exemplo, para um K6-2/550, usamos o multiplicador 5,5x, bem como o clock externo de 100 MHz. Figura 19.13 Programação de multiplicadores em uma placa de CPU para Athlon. Mesmo quando uma placa de CPU é específica para processadores “travados”, sempre estarão disponíveis as configurações para definir o multiplicador, mesmo que o processador as ignore. A figura 13 mostra as configurações em uma placa de CPU para processadores Athlon e Duron. Esses processadores operam com clocks externo de 100 MHz. Seus “200 MHz” são obtidos pelo uso das duas transições de cada período de clock 19-14 Hardware Total (Double Data Rate). Portanto a forma correta de programar um Athlon/900, por exemplo, é usar o clock externo de 100 MHz e o multiplicador 9x. Versões mais novas do Athlon e do Duron usam o “clock externo de 266 MHz”. Na verdade este clock deve ser programado na placa de CPU como 133 MHz. Os multiplicadores atuam sobre este valor para obter o clock interno. Outros jumpers de placas de CPU Além dos jumpers que definem a voltagem de operação e os clocks, existem outros menos importantes, mas que também precisam ser revisados. Jumper para descarga do CMOS Todas as placas de CPU possuem um jumper que é usado para habilitar o fornecimento de corrente da bateria para o chip CMOS. Muitas vezes, para não gastar a bateria enquanto a placa ainda está sendo vendida, os fabricantes deixam este jumper desabilitado. Antes de montar o seu PC, verifique qual é este jumper, e programe-o na opção Normal, para que o chip CMOS receba corrente da bateria. A figura 14 mostra um exemplo desta configuração. *** 35% *** Figura 19.14 Jumper para descarga do CMOS. Flash BIOS As placas de CPU modernas possuem seu BIOS armazenado em um tipo especial de ROM, chamado Flash ROM. Sua principal característica é que, ao contrário das ROMs comuns, podem ser reprogramadas pelo usuário, utilizando softwares apropriados, fornecidos pelo fabricante da placa de CPU. Este recurso é usado para permitir atualizações do BIOS, que muitos fabricantes de placas de CPU oferecem através da Internet. Existem Flash ROMs com voltagens de programação de 5 volts, e outras mais antigas, com voltagens de programação de 12 volts. Modelos mais novos nem necessitam de voltagens especiais: são programadas apenas com um comando de gravação, habilitado pelo chipset. Não altere este jumper, deixe-o como veio de fábrica. Ele não deve ser programado pelo usuário, e sim pelo fabricante. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-15 É o fabricante quem escolhe qual tipo de Flash ROM será instalada (5 volts ou 12 volts), e programa este jumper de acordo. A figura 15 mostra um exemplo desta programação. *** 35% *** Figura 19.15 Programando a voltagem de programação da Flash ROM. Voltagem da SDRAM A maioria das memórias SDRAM opera com tensão de 3,3 volts, mas existem alguns modelos antigos de 5 volts. A maioria das placas de CPU aceita apenas SDRAMs de 3,3 volts, mas existem algumas que possuem jumpers através dos quais podemos selecionar entre as duas tensões possíveis. A figura 16 mostra um exemplo desta programação. Figura 19.16 Exemplo de programação da voltagem de operação da SDRAM. A figura 17 mostra um típico módulo SDRAM com encapsulamento DIMM/168. O chanfro indicado com uma seta serve para impedir que um módulo seja encaixado em um soquete com voltagem errada. Quando o chanfro está centralizado, trata-se de um módulo de 3,3 volts. Módulos de 5 volts possuem o chanfro deslocado para a esquerda. Pelo menos você não precisa ficar preocupado em danificar um módulo, ou ter problemas de mau funcionamento devido ao encaixe do módulo errado. Este sistema de chanfros garante que apenas o módulo apropriado pode ser encaixado. Figura 19.17 Módulo SDRAM DIMM/168 e seu chanfro indicador de voltagem. Tipo e voltagem da DDR SDRAM Também as memórias DDR SDRAM podem ser encontradas em versões diferentes. Quanto às voltagens, a maioria delas é de 2,5 volts, mas existe a 19-16 Hardware Total previsão do lançamento de novos módulos de 1.8 volts. Esses módulos utilizam soquetes diferentes, assim como ocorre com a SDRAM. Da mesma forma, encontramos dois tipos de módulos: Unbuffered DDR (os mais comuns) e Registered DDR. Placas de CPU que suportam DDR em geral possuem um jumper para a indicação do tipo de módulo DDR, como mostra a figura 18. Figura 19.18 Indicando o tipo de DDR SDRAM. A figura 19 mostra a diferença entre os dois tipos de módulos DDR. A versão registered possui além dos chips de memória, um grupo de chips (registradores) próximos ao conector. A figura mostra também a posição do chanfro em função da voltagem do módulo. Figura 19.19 Identificando o tipo de módulo DDR. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-17 A maioria dos jumpers mostrados até aqui dizem respeito às placas de CPU de fabricação mais recente. Mais adiante neste capítulo voltaremos ao assunto, mostrando inclusive jumpers de placas de CPU mais antigas. Jumpers de dispositivos IDE Se você vai instalar um disco rígido IDE, novinho em folha, como o único dispositivo da interface IDE primária, então não precisa se preocupar com a sua configuração de jumpers. A configuração de fábrica é adequada para este tipo de instalação (Master, sem Slave). Já o mesmo não pode ser dito quando você pretende instalar dois discos rígidos, ou então quando pretende instalar outros dispositivos IDE, como drives de CD-ROM, drives LS-120 ou ZIP Drive IDE. Nem sempre a configuração com a qual esses dispositivos saem da fábrica é adequada à instalação direta, sem que o usuário precise revisar os seus jumpers. Vamos então apresentar os jumpers dos dispositivos IDE, e como devem ser programados para cada modo de instalação. Um disco rígido IDE pode ter seus jumpers configurados de 3 formas: Master Slave Drive is Master, Slave Present Esta é a configuração com a qual os discos rígidos saem da fábrica. O drive está preparado para operar como Master (ou seja, o primeiro dispositivo de uma interface), sem Slave (ou seja, sem estar acompanhado de um segundo dispositivo na mesma interface). A princípio, o disco IDE ligado como Master na interface IDE primária será acessado pelo sistema operacional como drive C. O disco rígido é o Slave, ou seja, o segundo dispositivo IDE ligado a uma interface. A princípio, um dispositivo IDE ligado como Slave da interface IDE secundária, será acessado pelo sistema operacional como drive D. Nesta configuração, o disco rígido é o Master, ou seja, o primeiro dispositivo de uma interface IDE, porém, existe um segundo dispositivo IDE ligado na mesma interface. Como vemos, não basta indicar para um disco rígido que ele opera como Master, é preciso também avisar, através dos seus jumpers, que existe um Slave ligado na mesma interface. A princípio, quando existem dois dispositivos IDE ligados na interface IDE primária, o Master será acessado pelo sistema operacional como drive C, e o Slave como drive D. Note que quando fizemos referência às letras recebidas pelos drives, tomamos cuidado de dizer “a princípio”. A razão disso é que essas letras podem mudar, através de configurações de software. Por exemplo, um drive 19-18 Hardware Total de CD-ROM pode ter sua letra alterada para qualquer outra, ao gosto do usuário. As configurações de outros dispositivos IDE (drive de CD-ROM, LS-120, ZIP Drive IDE, etc) são parecidas, exceto pelo fato de não utilizarem a configuração Slave Present. Portanto, as configurações válidas para esses dispositivos são as seguintes: Master Slave Usada quando o drive é o primeiro dispositivo ligado a uma interface IDE. No caso desses drives, não importa se existe ou não um segundo dispositivo ligado na mesma interface. A configuração do Master será a mesma, com ou sem Slave. Usada quando o drive é o segundo dispositivo ligado em uma interface IDE. Vejamos alguns exemplos de conexões de discos rígidos e dispositivos IDE e suas respectivas configurações. Exemplo 1 Suponha que existe um disco rígido ligado na interface IDE primária, e um drive de CD-ROM ligado na interface IDE secundária. Os jumpers devem ser configurados da seguinte forma: Conexão Primary Master Primary Slave Secondary Master Secondary Slave Dispositivo Disco rígido Drive de CD-ROM - Configuração One drive Only Master - Exemplo 2 Suponha agora dois discos rígidos IDE ligados na interface IDE primária, e na secundária, um drive de CD-ROM IDE ligado como Master, e um ZIP Drive IDE ligado como Slave. Os jumpers devem ser configurados da seguinte forma: Conexão Primary Master Dispositivo Disco rígido Primary Slave Secondary Master Secondary Slave Disco rígido Drive de CD-ROM ZIP Drive Exemplo 3 Configuração Drive is Master, Slave Present Drive is Slave Master Slave Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-19 Nesta configuração, façamos a ligação de um disco rígido IDE e um drive de CD-ROM ligados na interface IDE primária, e um segundo disco rígido IDE ligado na interface secundária. Conexão Primary Master Dispositivo Disco rígido Primary Slave Secondary Master Secondary Slave Drive de CD-ROM Disco rígido - Configuração Drive is Master, Slave Present Slave One drive Only Certas configurações devem ser evitadas, apesar de funcionarem. Por exemplo, devemos evitar ligar um drive de CD-ROM ou outros dispositivos, na mesma interface onde está o disco rígido. Este tipo de ligação pode resultar na redução do desempenho do disco rígido. Se você vai ligar outros dispositivos IDE além de discos rígidos, é melhor deixar a interface IDE primária para discos rígidos, e a interface IDE secundária para os outros dispositivos. Também não é recomendado ligar um disco rígido IDE como Slave, em uma interface na qual o Master não é um disco rígido. Por exemplo, um drive de CD-ROM como Master e um disco rígido como Slave. Este tipo de configuração muitas vezes não funciona, e deve ser evitada. Agora que você já sabe como os discos rígidos e dispositivos IDE devem ser instalados, resta saber como configurar os seus jumpers. Todos os discos rígidos possuem jumpers através dos quais pode ser escolhida uma entre as três configurações possíveis (Master sem Slave, Slave e Master com Slave). No manual do disco rígido você sempre encontrará as instruções para configurar esses jumpers. 19-20 Hardware Total Figura 19.20 Jumpers de um disco rígido. A figura 21 mostra um exemplo de tabela de configurações de jumpers, da forma como é encontrada nos manuais dos discos rígidos. Considere esta figura apenas como exemplo, pois discos rígidos diferentes normalmente utilizam tabelas de configurações diferentes. Tome como base as instruções de instalação existentes no manual do seu próprio disco rígido. *** 75% *** Figura 19.21 Tabela de configurações de jumpers para um disco rígido. No exemplo da figura 21, vemos que a configuração (1) é a que chamamos de “Drive is Master” ou “One drive Only”. Na figura, esta configuração é chamada de Single (sozinho). Se o drive está sozinho, significa que é Master, e que não existe Slave instalado. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-21 A configuração (2), indicada na figura como Dual Master, é o que chamamos aqui de “Drive is Master, Slave Present”. Se a configuração é Dual, significa que existem Master e Slave instalados, portanto, podemos dizer que existe um Slave presente. A configuração (3), indicada como Dual Slave, é o que chamamos de “Drive is Slave”. Obviamente, só configuramos drives como Slave quando existem dois dispositivos instalados na mesma interface. A tabela da figura 21 mostra ainda uma quarta opção, que é a Cable Select. Esta configuração raramente é usada, e necessita de um cabo flat IDE especial. Com esta opção, não é preciso alterar jumpers do disco rígido para fazer a sua instalação. Basta ligá-lo na extremidade do cabo, e será automaticamente reconhecido como Master, ou ligá-lo no conector do meio do cabo, para que seja automaticamente reconhecido como Slave. Apesar de praticamente não ser usada, é bom que você saiba da existência desta configuração. Os fabricantes de discos rígidos estão propondo a sua adoção como padrão. Desta forma, o disco rígido teria uma instalação Plug and Play, ou seja, sem a necessidade de configurar jumpers. Observe que nem sempre é preciso indicar para um disco rígido se existe um Slave presente. Alguns modelos utilizam a mesma configuração para o Master, não importando se está sozinho ou acompanhado de um Slave. A figura 22 mostra a configuração de jumpers de um disco rígido que tem esta característica. Observe que a configuração para Master está descrita como “Master Drive in dual drive system or Only Drive, in single drive system”. *** 35% *** Figura 19.22 Outro exemplo de tabela de configuração de jumpers de um disco rígido. 19-22 Hardware Total Na maioria dos discos rígidos, você encontrará instruções para configurar os jumpers nas 4 modalidades:     Drive is Master, no Slave Drive is Slave Drive is Master, Slave Present Cable Selected Entretanto, é possível que você se depare com algum disco rígido com um manual dotado de instruções menos claras. Essas instruções abreviadas dizem respeito a dois jumpers que devem ser usados para configurar o disco: MS (Master/Slave): Indica se o disco irá operar como Master ou Slave SP (Slave Present): Indica ao Master se existe um Slave instalado Você encontrará modelos em que o jumper MS encaixado faz o drive operar como Master, e desencaixado faz o drive operar como Slave. Pode encontrar ainda drives que fazem o inverso, ou seja, o jumper MS encaixado deixa o drive operar como Slave, e desencaixado operar como Master. Da mesma forma, o jumper SP poderá indicar que existe Slave, mas em certos, modelos, este jumper pode precisar ser desencaixado para indicar que existe Slave. De um modo geral, o jumper MS poderá estar na posição Master (que poderá ser encaixada ou desencaixada) ou Slave. O jumper SP poderá também estar na posição Present ou Absent (ou seja, sem slave). As configurações desses jumpers serão então as seguintes: Configuração Master sem Slave Master com Slave Slave Jumper MS Master Master Slave Jumper SP Absent Present Absent Se o manual do seu disco rígido for mal explicado e simplesmente mostrar quais são os jumpers MS e SP, sem explicitar quais configurações devem ser usadas para cada caso, tome como referência a tabela acima. Não esqueça que a configuração de fábrica é Master sem Slave. Observe ainda que no Slave, não faz sentido usar o jumper Slave Present, pois só é levado em conta pelo Master. A tabela recomenda usar neste caso, a opção Absent, mas Present também deverá funcionar. Jumpers em drives de CD-ROM Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-23 A figura 23 mostra os jumpers de um drive de CD-ROM IDE. Observe que não existe o jumper Slave Present, apenas jumpers que o definem como Master ou Slave. Existe também a opção Cable Select, comum em vários dispositivos IDE, mas ainda pouco usada. Muitos drives de CD-ROM são configurados como Slave na fábrica, e portanto não funcionam ao serem instalados sozinhos, sem um Master. É preciso fazer uma revisão nos seus jumpers, programando-os corretamente. Figura 19.23 Jumpers de um drive de CD-ROM IDE. A figura 24 mostra as configurações de jumpers de um drive LS-120. Assim como ocorre em qualquer dispositivo IDE, temos as configurações Master, Slave e Cable Select. Figura 19.24 Jumpers de um drive LS-120. Na figura 25 vemos os jumpers para um ZIP Drive IDE. Observe que a configuração de fábrica é Slave. Por isso, nem sempre podemos instalar diretamente um dispositivo IDE sem revisar os seus jumpers. A configuração de fábrica não funcionaria se este drive fosse instalado como Master. Assim como ocorre com todos os dispositivos IDE, as configurações possíveis são Master, Slave e Cable Select. 19-24 Hardware Total Figura 19.25 Jumpers de um ZIP Drive IDE. Todos os dispositivos IDE, até os menos populares, possuem jumpers para selecionamento Master/Slave. A figura 26 mostra as configurações de uma unidade de fita IDE, modelo DI30 (30 GB), fabricada pela Onstream. Figura 19.26 Jumpers de uma unidade de fita Onstream DI30. Gravadores de CDs, drives de DVD, discos rígidos, drives de CD-ROM, unidades de discos removíveis, enfim, diversos tipos de dispositivos IDE, são todos configurados da mesma forma. Todos possuem jumpers Master/Slave, e cada interface IDE pode controlar um (Master) ou dois (Master e Slave) desses dispositivos. Outros jumpers de placas de CPU Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-25 Placas de expansão modernas normalmente não possuem jumpers, com raríssimas exceções. Uma dessas poucas exceções é a placa Sound Blaster PCI 128. Esta placa possui duas saídas sonoras, e cada uma permite ligar um par de caixas de som. A placa possui dois jumpers através do qual podemos escolher se essas saídas irão operar com baixa potência (Line OUT) ou alta potência (Speaker Out). Usando a opção de baixa potência, podemos ligar as saídas sonoras em um amplificador, ou então em caixas de som com amplificação própria. Usando a opção de alta potência, podemos ligar essas saídas diretamente em caixas de som passivas, ou seja, sem amplificação. Isto irá ligar os amplificadores de potência existentes na placa. Várias outras placas de expansão também podem apresentar alguns jumpers, mas sua configuração é normalmente muito fácil. Se em placas de expansão modernas é difícil encontrar jumpers, em placas de CPU é bastante comum encontrar vários outros tipos de jumpers além dos já descritos neste capítulo. Sobre toda esta miscelânea de jumpers diferentes que podem ser encontrados nas centenas ou milhares de modelos de placas de CPU, saiba o seguinte: 1) Normalmente a configuração de fábrica é a indicada 2) Antes de alterar um jumper, leia atentamente o manual Seria muito difícil detalhar todos os jumpers de todas as placas de CPU. Por maior que seja a sua experiência, você sempre encontrará novidades. Para ilustrar e facilitar o seu trabalho, vamos apresentar alguns exemplos de jumpers encontrados em algumas placas de CPU. Keyboard power on Muitos teclados possuem uma tecla Power, que pode ser usada para ligar ou desligar o computador. Quando esta tecla está presente, ela pode desligar o computador, mas não funcionará para ligá-lo. Se o computador estiver totalmente desligado, o teclado não poderá enviar à placa de CPU o código da tecla, e não poderá comandar a função Power on. Várias placas de CPU possuem entretanto um jumper que pode ser usado para manter o teclado ligado, mesmo com o computador desligado, fazendo com que a sua tecla Power possa ser usada para ligar o computador. 19-26 Hardware Total *** 35% *** Figura 19.27 Exemplo de jumper para habilitar a tecla Power do teclado. BIOS write protect Todas as placas de CPU modernas podem ter seu BIOS reprogramado, o que é muito útil para atualizações. Existem entretanto vírus de computador que acessam as funções de gravação do BIOS e apagam todo o seu conteúdo. Milhares de computadores já foram atacados por este tipo de vírus. Felizmente vários fabricantes de placas de CPU adicionaram jumpers para habilitar e desabilitar a gravação do BIOS. Quando retiramos o jumper, o comando de gravação não chega à Flash ROM, ficando assim protegida. Devemos instalar este jumper apenas quando fizermos a atualização do BIOS. *** 35% *** Figura 19.28 Habilitando e desabilitando a gravação do BIOS. Internal buzzer Todas as placas de CPU possuem uma conexão (PC Speaker) para o alto falante existente no gabinete. Muitas placas entretanto possuem um pequeno alto falante (buzzer) que substitui o existente no gabinete. Essas placas podem ter um jumper para habilitar ou desabilitar este alto falante. *** 35% *** Figura 19.29 Habilitando o alto falante da placa de CPU. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-27 AC ’97 Enable/Disable Muitas placas de CPU possuem circuitos de áudio integrados, dispensando o uso de uma placa de som. Normalmente essas placas permitem desabilitar os seus circuitos de áudio, permitindo a instalação de uma placa de som avulsa. *** 35% *** Figura 19.30 Habilitando e desabilitando os circuitos de áudio onboard. CPU Voltage Setting Algumas placas de CPU possuem jumpers ou chaves adicionais para aumentar a voltagem para o núcleo do processador, e para aumentar a voltagem de funcionamento do chipset, memórias e barramentos. O aumento de voltagem é usado quando é feito overclock. Deixe esses jumpers ou chaves nas suas opções default. Os leitores que querem arriscar o uso do overclock, ensinado em www.tomshardware.com, verão que uma das providências a serem tomadas é o aumento das voltagens. Isto significa, por exemplo, usar 3,4 volts onde deveria ser 3,3 volts. Algumas placas de CPU permitem adicionar 0,1 ou 0,2 volts às tensões normais, como no exemplo da figura 31. Outras placas possuem opções de 3,3 volts, 3,4 volts e 3,5 volts para a voltagem externa, enquanto a interna deve ser aumentada manualmente. Figura 19.31 CPU Voltage Setting, usado para overclock. Vídeo onboard 19-28 Hardware Total Existem placas nas quais o vídeo onboard nunca pode ser desabilitado. Existem outras nas quais ele é desabilitado automaticamente quando uma placa de vídeo é instalada. Existem outras onde, ao ser instalada uma placa de vídeo, podemos selecionar através do CMOS Setup, qual dos dois “vídeos” é o primário e qual é o secundário. Finalmente, encontramos placas onde o vídeo onboard pode ser totalmente desatilitado, através de um jumper (figura 32) ou do CMOS Setup. Figura 19.32 Habilitando e desabilitando o vídeo onboard. VGA frame buffer A maioria das placas de CPU com vídeo onboard utiliza parte da memória principal como memória de vídeo. É a chamada memória de vídeo compartilhada. Uma parte da memória DRAM que seria destinada ao processador é utilizada como memória de vídeo. Algumas dessas placas de CPU podem opcionalmente utilizar chips de memória independentes para formar a memória de vídeo. Essas placas possuem um jumper para indicar se a memória de vídeo é independente ou compartilhada. Figura 19.33 Indicando a memória de vídeo compartilhada. Freqüência do barramento AGP Sem utilizar overclock, o barramento AGP deve operar com 66 MHz. Os modos AGP 2x, AGP 4x e AGP 8x utilizam, respectivamente, 2 4 e 8 Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-29 transferências a cada clock, mas a freqüência é sempre 66 MHz. Muitas placas de CPU ajustam automaticamente a freqüência do barramento AGP para 66 MHz, outras precisam que isto seja ajustado manualmente. Existem placas nas quais este ajuste é feito através de uma fração do clock do barramento externo do processador. Para barramentos de 66 MHz, a relação é de 1:1. Para barramentos de 100 MHz, a relação é de 2:3, e para barramentos de 133 MHz, a relação é de 1:2. Figura 19.34 Indicando a freqüência do barramento AGP. Modo de segurança Algumas placas de CPU possuem um jumper chamado safe mode (modo de segurança). Quando o processador é destravado, ou seja, aceita programação do clock interno, uma programação indevida dos multiplicadores através do CMOS Septup pode impedir o computador de funcionar, e desta forma nem mesmo o CMOS Setup pode ser utilizado. Ao ativarmos o modo de segurança, o processador irá operar com um clock baixo, e desta forma podemos ter acesso ao CMOS Setup para corrigir a programação errada. Feita a correção, desativamos o modo de segurança para que o computador volte a funcionar com a velocidade correta. 19-30 Hardware Total Figura 19.35 Modo de segurança. Não esqueça do CMOS Setup Muitos dos tópicos apresentados neste capítulo dizem respeito a jumpers e chaves de configuração, mas lembre-se que a maioria das configurações de hardware também podem ser definidas pelo CMOS Setup. Ao montar um computador, utilize sempre a configuração default para o CMOS Setup. Sempre existirá um comando para o carregamento dessas opções default. Posteriormente os itens do CMOS Setup podem ser revisados para obter mais eficiência, segurança e desempenho. Iremos a seguir apresentar mais exemplos de jumpers, abordando principalmente as placas mais antigas, o que é importante para quem trabalha com manutenção. Jumpers para técnicos de manutenção Até agora mostramos neste capítulo, configurações de jumpers de placas de CPU de fabricação recente. Um técnico de manutenção precisa entretanto estar apto a lidar com equipamentos antigos. Uma placa de CPU Pentium II, de 1998, é um exemplo. Uma placa de Pentium de 1996, ou uma placa de 486 de 1994 são outros exemplos. Vamos então apresentar novamente o assunto, porém com enfoque concentrado nos modelos mais antigos. Configurações do Pentium II As versões antigas do Pentium II tinham algumas características que o diferenciam de modelos mais novos. Além de operar com clock externo de 66 MHz, não tinha seus multiplicadores travados, portanto era necessário configurar na placa de CPU, os jumpers que definiam o multiplicador, e em Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-31 conseqüêcia, o clock interno. Esta característica era encontrada nos modelos até 333 MHz. Clocks do Pentium II Estamos portanto falando dos processadores Pentium II com clock interno de 233, 266, 300, e 333 MHz. O clock externo usado nesses casos é de 66 MHz. Posteriormente foram lançadas versões do Pentium II que operam com este clock externo, e também operam com clocks internos de 350, 400 e 450 MHz, entretanto essas versões usavam os multiplicadores “travados”. As placas de CPU Pentium II equipadas com os chipsets i440FX e i440LX suportam o clock externo de 66 MHz, apesar de normalmente poderem ser configuradas para outros valores diferentes, como 75 MHz (overclock). Já as placas de CPU equipadas com o chipset i440BX suportam as novas versões do Pentium II, com clock externo de 100 MHz. É preciso saber o tipo de placa e o tipo de processador que você vai utilizar. Não adianta instalar um Pentium II que pode operar com 100 MHz externos em uma placa de CPU que não suporta este clock. Também é possível que a sua placa tenha sido lançada na época em que o Pentium II mais veloz era, digamos, o de 300 MHz, e você agora quer instalar um processador Pentium II com um clock mais elevado, a princípio não suportado pela placa. Clocks mais elevados podem ser usados, bastando programar corretamente o multiplicador de clock através dos jumpers BF0, BF1, BF2 e BF3. Mais adiante neste capítulo veremos como descobrir as configurações de clocks mais elevados que não são especificadas no manual da placa de CPU. Por exemplo, a placa cujas informações são apresentadas na figura 36 permitem chegar até o máximo de 300 MHz, mas com a técnica que veremos, poderemos saber como configurar a placa para processadores mais velozes, à medida em que forem lançados, mesmo que o manual da placa de CPU não faça referência a essas configurações, e mesmo que não se trate de um modelo que opere com multiplicadores travados. 19-32 Hardware Total *** 35% *** Figura 19.36 Tabela de configuração de jumpers para os clocks interno e externo em uma placa de CPU Pentium II. A figura 36 mostra o trecho do manual de uma placa de CPU Pentium II, preparada para operar com clocks internos de até 300 MHz. Seu clock externo padrão é 66 MHz, podendo utilizar (o que nem sempre funciona) o clock de 75 MHz, e opcionalmente, os valores mais baixos de 60 e 50 MHz (totalmente desnecessários). Algumas placas de CPU são preparadas para chegar o clock externo máximo de 83 MHz. A chance de uma placa operar com este clock externo é pequena, a menos que utilize o chipset i440BX, projetado para operar a até 100 MHz, ou então um chipset mais moderno. Voltagens do Pentium II Você não precisa programar a voltagem de operação do Pentium II. Ao contrário dos processadores que usam o Socket 7, o Pentium II possui 5 dos seus pinos dedicados a informar à placa de CPU, qual é a sua voltagem de operação. Os circuitos reguladores de voltagem da placa de CPU irão gerar a tensão apropriada e enviá-la para o Pentium II, de acordo com esses pinos de identificação. Ainda assim, podemos encontrar algumas placas para Pentium II que possuem jumpers para sua configuração de voltagem. Se esta tensão for programada no modo manual, temos que saber qual é a voltagem interna utilizada pelo Pentium II. A tabela abaixo indica essas tensões: Clock 233 MHz 333, 350, 400, 450 MHz 266 e 300 MHz Voltagem 2,8 volts 2,0 volts Existem modelos de 2,8 e 2,0 volts Apenas os modelos de 266 e 300 MHz nos levam à dúvida. Para ambos os clocks, existem versões de 2,8 (CPUID=63) e 2,0 volts (CPUID=65). O Pentium II e os processadores modernos não possuem indicação externa do seu clock, já que a configuração é automática. Neste caso, é melhor usar a configuração automática da placa de CPU e verificar no CMOS Setup, a voltagem que foi configurada automaticamente. Mesmo primeiras placas Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-33 para Pentium II possuem um monitor de voltagens que pode ser consultado no CMOS Setup. Sabendo a voltagem correta, poderemos usar a configuração manual, se for necessário. Configurações para o Socket 7 Vejamos agora as configurações de jumpers para clock interno, clock externo e voltagens dos processadores que usam o Socket 7, como o Pentium comum, Pentium MMX, AMD K5, AMD K6, Cyrix 6x86, Cyrix 6x86MX e IDT C6. Clocks e voltagens do Pentium (P54C) Este processador pode ser dividido em duas categorias: VRE: Utiliza tensões de 3,4 a 3,6 V. Normalmente é programado para 3,5 V. STD (Standard): Utiliza tensões de 3,1 a 3,6 V. Normalmente usamos 3,3 V. *** 35% *** Figura 19.37 Distinguindo entre o P54C VRE e o P54C STD. A primeira letra após a / identifica o tipo de processador: S=STD=3,3 volts V=VRE=3,5 volts A figura 37 mostra como distinguir a diferença entre o Pentium P54C VRE e o P54C STD. Basta checar a sua parte inferior. Na quarta linha temos uma indicação como xxxxx/Sxx. A letra depois do “/” faz a distinção entre as versões. Se a letra for “S”, trata-se de uma versão STD, se a letra for “V”, trata-se de uma versão VRE. 19-34 Hardware Total *** 35% *** Figura 19.38 Exemplo de tabela de configurações para o Pentium P54C VRE. A figura 38 mostra as instruções para programação de clock e voltagem para um Pentium P54C VRE, em uma certa placa de CPU. Não siga essas instruções ao pé da letra, pois na sua placa, os jumpers provavelmente serão diferentes. Um grupo de chaves (SW1) programa a voltagem do processador, e outro (SW2) programa o clock interno e o clock externo. Como vemos, a chave SW1 está programada para 3,5 volts. A programação do clock em SW2 não depende do processador utilizado, e sim, dos valores dos clocks. Caso seja utilizado um Pentium P54C STD, a programação de jumpers para o clock é exatamente a mesma. A única diferença é na voltagem do processador, que deve ser programada para 3,3 volts. Clocks e voltagens do Pentium MMX (P55C) Também no caso do Pentium MMX, são idênticas as programações relativas ao clock, como mostra a figura 39. A diferença está na voltagem de operação, que é de 2,8 volts. Como sabemos, o Pentium MMX utiliza duas tensões: 3,3 volts externos, e 2,8 volts internos. Os 3,3 volts são usados para gerar os sinais digitais que ligam o Pentium MMX com os circuitos externos, como memórias, chipset e interfaces. Os 2,8 volts são usados apenas internamente. Desta forma, o seu aquecimento é menor. Esta é a razão pela qual não podemos instalar um Pentium MMX em uma placa de CPU mais antiga. Provavelmente as tensões permitidas são de 3,5 ou 3,3 volts, não sendo oferecida a opção de 2,8 volts que o Pentium MMX exige. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-35 Figura 19.39 Programação de voltagem e clocks para o Pentium MMX. A programação de clock para um Pentium, seja ele P54C ou P55C, é baseada na escolha de um clock externo e um multiplicador. Este multiplicador é aplicado sobre o clock externo, para a obtenção do clock interno. Por exemplo, para programar o Pentium-200, usamos o clock externo de 66 MHz (na verdade são 66,6 MHz) e o multiplicador 3x, o que resulta em aproximadamente, 200 MHz. OBS: Alguns usuários instalam indevidamente o Pentium MMX em placas de CPU que não o suportam. Passam então a operar com 3,3 ou 3,5 volts internos, valores que são bem altos em comparação com os 2,8 volts que o Pentium MMX exige. Em alguns casos o PC nem chega a executar o boot. Outras vezes o PC para durante o carregamento do Windows, outras vezes para aleatoriamente durante a sua operação. Clocks e voltagens dos processadores Cyrix Os processadores Cyrix 6x86 utilizam voltagens de 2,8 volts, 2,9 volts ou 3,5 volts, dependendo do modelo. Os primeiros modelos utilizavam 3,5 volts. A figura 40 mostra a tabela de programação para o Cyrix 6x86L, nas versões PR150+, PR166+ e PR200+. Esses chips utilizam uma voltagem de 2,8 volts. O curioso nos processadores Cyrix é o seu sistema de clock. Por exemplo, o 6x86 PR200+ não utiliza um clock de 200 MHz, como ocorre no Pentium, K5 e K6. Ao invés disso, utiliza um clock externo de 75 MHz (nem todas as placas de CPU o suportam), e o multiplicador 2x, o que resulta no clock interno de 150 MHz. Entretanto, operando com apenas 150 MHz, o 6x86 possui um desempenho ligeiramente superior ao de um Pentium-200. Por isto é chamado de 6x86 PR200+. A sigla “PR” significa Pentium Rating, e é usada 19-36 Hardware Total para comparar processadores com o Pentium, mesmo que utilizem clocks diferentes. Esta comparação é feita na base do desempenho, e não do clock. Figura 19.40 Programação do Cyrix 6x86L. Antes de instalar um 6x86, é preciso saber se trata-se de uma versão comum (que usa 3,5 volts) ou uma versão “L” (que usa 2,8 volts). Para conferir, basta checar as inscrições existentes na sua face superior, como mostra a figura 7. Figura 19.41 Inscrições em um 6x86L. O 6x86 foi substituído pelo 6x86MX, dotado de tecnologia MMX. Esta versão opera com 2,9 volts, como mostra a figura 42. O Cyrix 6x86MX PR150 usa um clock externo de 60 MHz, e um multiplicador 2, resultando no clock interno de 120 MHz, o que equivale a um Pentium-150 em termos de desempenho. O Cyrix 6x86MX PR166 pode ser programado de duas formas: clock externo de 66 MHz e multiplicador 2 (resultando no clock Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-37 interno de 133 MHz), ou clock externo de 60 MHz e multiplicador 2,5 (resultando no clock interno de 150 MHz). *** 35% *** Figura 19.42 Programação de voltagem e clocks para um Cyrix 6x86MX. O Cyrix 6x86MX PR200 é encontrado em duas versões: clock externo de 66 MHz e multiplicador 2,5 (resultando no clock interno de 166 MHz) ou clock externo de 75 MHz e multiplicador 2 (resultando no clock interno de 150 MHz). Ambos apresentam desempenho ligeiramente superior ao de um Pentium-200 MMX. Note que essas são duas versões diferentes de processadores Cyrix que possuem desempenho comparável ao de um Pentium-200 MMX. Se você utilizar uma versão “75 x 2”, precisará de uma placa de CPU que suporte o clock externo de 75 MHz. A figura 42 não traz as configurações, mas podemos ainda encontrar o Cyrix 6x86MX nas versões PR233 e PR266. O Cyrix 6x86MX PR233 foi produzido em duas versões: 75 MHz x 2,5 (clock interno de 188 MHz) e 66 MHz x 3 (clock interno de 200 MHz). Você pode conferir o tipo de clock, indicada na face superior do chip, por exemplo: 6x86MX-PR233 75 MHz Bus 2.5x O Cyrix 6x86 MX PR266 também é produzido em duas versões, uma com clock externo de 75 MHz e multiplicador 3 (clock interno de 225 MHz) e outra com clock externo de 66 MHz e multiplicador 3,5 (clock interno de 233 MHz). Ambos possuem desempenho equivalente a um “Pentium-266 19-38 Hardware Total MMX”. A tabela abaixo tem as configurações de clock para seus processadores 6x86MX, até PR266. Modelo 6x86MX-PR166 6x86MX-PR166 6x86MX-PR200 6x86MX-PR233 6x86MX-PR233 6x86MX-PR266 6x86MX-PR266 Clock interno 133 MHz 150 MHz 166 MHz 188 MHz 200 MHz 225 MHz 233 MHz Clock externo 66 MHz 60 MHz 66 MHz 75 MHz 66 MHz 75 MHz 66 MHz Multiplicador 2x 2,5x 2,5x 2,5x 3x 3x 3,5x Os processadores Cyrix 6x86MX operam com a tensão externa de 3,3 volts, e interna de 2,9 volts, mas você poderá encontrar versões com voltagem interna diferente. Acostume-se a sempre consultar a tensão interna (CORE) que está indicada no próprio chip. A tensão externa é sempre de 3,3 volts e a interna é a que poderá variar. A tabela que se segue mostra as configurações de clocks para os processadores Cyrix M-II. Existem versões capazes de operar com clocks externos de 66, 75 e 100 MHz (as de 100 MHz não chegaram a ser fabricadas, apesar de estarem previstas nos planos da Cyrix na época). Assim como ocorre com os demais processadores Cyrix, a indicação de performance (PR) não coincide com o clock interno. Por exemplo, o modelo M-II / 333 opera com clock interno de 250 MHz. Os processadores Cyrix MII também utilizam um duplo sistema de voltagem, assim como ocorre com quase todos os processadores modernos. Externamente opera com 3,3 volts, e internamente utiliza 2,9 volts. Entretanto, convém conferir a voltagem indicada na sua parte frontal, pois novas versões com diferentes voltagens de operação podem ser encontradas. Modelo M II / 300 M II / 300 M II / 333 M II / 333 M II / 350 Clock interno 225 MHz 233 MHz 250 MHz 250 MHz 300 MHz Clock externo 75 MHz 66 MHz 83 MHz 100 MHz 100 MHz Multiplicador 3x 3,5x 3x 2,5x 3,5x Defeito: O erro mais comum na configuração de processadores Cyrix é a confusão que muitos fazem entre o clock e o índice PR. Como vimos, PR233, por exemplo, não significa que o clock é 233 MHz. É preciso configurar o clock correto para cada modelo de processador, usando as tabelas apresentadas. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-39 Configurações dos processadroes AMD K6, K6-2 e K6-III Os processadores AMD K6 são disponíveis com os clocks de 166, 200, 233, 266, 300 e 333 MHz. Diferentes voltagens de operação podem ser encontradas. De um modo geral, a voltagem pode ser checada na face superior do chip, como mostra a figura 43. Vemos que se trata de um K6 de 233 MHz, de versão ANR, que opera internamente com 3,2 volts (CORE) e externamente com 3,3 volts (I/O). *** 35% *** Figura 19.43 Este AMD K6 opera internamente com 3,2 volts. De posse dos valores de clock e voltagem do processador, podemos configurar os jumpers. A figura 13 mostra as configurações para o K6 de 233 MHz, com voltagem de 3,2 volts. *** 35% *** Figura 19.44 Configurando um AMD K6 de 3,2 volts. Não utilize informações como “processador X utiliza Y volts...”. Os processadores sofrem alterações no seu projeto durante o seu ciclo de desenvolvimento. Quando a placa de CPU deste exemplo foi lançada, as únicas 19-40 Hardware Total voltagens usadas pelo K6 eram 2,9 volts (ALR) e 3,2 volts (ANR). Logo depois, a AMD lançou a versão APR, de 3,3 volts. A regra geral é sempre consultar a inscrição de voltagem estampada no próprio chip. Pouco tempo depois os processadores K6 de 266 e 300 MHz passaram a usar a tensão de 2,2 volts. Por isso, muitos fabricantes de placas de CPU prepararam seus circuitos reguladores de voltagem para fornecerem valores programáveis, de 2,0 volts a 3,5 volts. A tabela que se segue resume os valores de clock interno e externo, bem como os multiplicadores para todas as versões do K6. Processador AMD K6 PR 166 AMD K6 PR 200 AMD K6 PR 233 AMD K6 PR 266 AMD K6 PR 300 AMD K6 PR 333 Clock externo 66 MHz 66 MHz 66 MHz 66 MHz 66 MHz 66 MHz Clock interno 166 MHz 200 MHz 233 MHz 266 MHz 300 MHz 333 MHz Multiplicador 2,5x 3x 3,5 x 4x 4,5x 5x O AMD-K6-2, na versão de clock externo de 66 MHz, utiliza as mesmas tabelas de clock já apresentadas para o AMD-K6. A versão de clock externo de 100 MHz utiliza as mesmas tabelas usadas para o Pentium II com clock externo de 100 MHz. Por exemplo, para clock interno de 350 MHz, usamos o clock externo de 100 MHz e o multiplicador 3,5x. Já a voltagem interna do K6-2 deve ser sempre configurada de acordo com as informações indicadas na sua face superior. O K6-III foi produzido apenas nas versões de 400 e 450 MHz (100 MHz externos, multiplicadores 4x e 4,5x). As voltatens variam entre 2,2 e 2,4 volts. Consulte a indicação de voltagem inscrita na parte superior do chip. Configuração genérica de voltagem Como vimos até agora, uma das principais diferenças entre os diversos processadores é a sua voltagem de operação. A figura 45 mostra as diversas voltagens de operação para os processadores citados aqui. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-41 Figura 19.45 Configurações de voltagem para diversos processadores. Você poderá precisar instalar processadores que exigem uma voltagem interna que não está indicada no seu manual. Uma forma de viabilizar a instalação é consultar informações atualizadas no site do fabricante da placa de CPU. Entretanto, mesmo que você não consiga confirmar se um novo processador funciona na sua placa de CPU, existe uma grande chance de que funcione. Basta que você descubra qual é a voltagem de operação interna do processador, e quais os seus valores de clock interno e externo. Tome como exemplo a tabela da figura 45. Observe que existem configurações para 2,8 volts, 2,9 volts, 3,2 volts, 3,3 volts e 3,5 volts. Como fazer agora para instalar um processador que exija, digamos, 2,5 volts? Felizmente muitas placas de CPU modernas estão preparadas para gerar várias voltagens diferentes. Em geral, o valor da voltagem é proporcional a uma combinação binária dos jumpers que a definem. Observe por exemplo os valores e as posições dos jumpers da figura 45. Vamos associar a cada chave para cima, o dígito 1, e para cada chave para baixo, o dígito 0. Podemos então construir a seguinte tabela: Chave Tensã s o 0000 0001 0010 0011 Chave Tensã s o 0100 0101 0110 0111 Chave s 1000 1001 1010 1011 Tensã o 2,8 v 2,9 v Chave s 1100 1101 1110 1111 Tensão 3,2 v 3,3 v 3,5 v Os números binários formados pelas posições das chaves formam uma seqüência crescente, assim como também é crescente a tensão por elas geradas. Observe ainda que em todas as configurações da figura 45, a chave 19-42 Hardware Total 1 está para cima, ou seja com o valor 1. Se esta chave está sempre para cima, para que é usada? A resposta é simples. Ela permite gerar valores de voltagem ainda menores, ao ser colocada para baixo. Observe ainda na tabela acima que existem lacunas cujas voltagens não foram definidas pelo fabricante, mas é lógico supor que essas posições geram tensões de 3,0 volts (1010), 3,1 volts (1011) e 3,4 volts (1110). Podemos então completar a tabela com esses valores, e veremos que é possível obter todos os valores de 2,8 a 3,5 volts, em intervalos iguais a 0,1 volt. Supondo ainda que a chave 1 deste grupo realmente serve para obter tensões menores, podemos completar a tabela com os valores 2,7 volts, 2,6 volts, e assim por diante. Teríamos então a tabela completa. É possível confirmar essas tensões, medindo-as com um multímetro, na placa de CPU sem o processador instalado. Chave s 0000 0001 0010 0011 Tensã o 2,0 v 2,1 v 2,2 v 2,3 v Chave s 0100 0101 0110 0111 Tensã o 2,4 v 2,5 v 2,6 v 2,7 v Chave s 1000 1001 1010 1011 Tensã o 2,8 v 2,9 v 3,0 v 3,1 v Chave s 1100 1101 1110 1111 Tensão 3,2 v 3,3 v 3,4 v 3,5 v Antes do Pentium MMX, as placas geravam apenas as tensões de 3,3 e 3,5 volts. Com o Pentium MMX, tornou-se necessário o uso de 2,8 volts. A AMD passou a usar 2,9 e 3,2 volts para o K6, e a Cyrix usa 2,8 e 2,9 para os seus processadores. Devido a esta grande diversidade de voltagens, os fabricantes passaram a incluir nas suas placas de CPU, circuitos que geram uma grande variedade de voltagens, de acordo com as posições das suas chaves ou jumpers. Infelizmente, nem sempre uma tabela com todos os valores possíveis é apresentada. Você terá que completá-la, caso deseje obter voltagens diferentes, como no exemplo que mostramos acima. Em certos casos, você nem precisará ter o trabalho de construir esta tabela. Alguns manuais já a apresentam, como no exemplo da figura 46. Normalmente essas placas utilizam 4 jumpers ou microchaves para selecionamento da voltagem interna do processador, e os valores gerados vão de 2.0 a 3,5 volts. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-43 *** 35% *** Figura 19.46 Tabela de configurações de voltagem interna do processador, extraída do manual de uma placa de CPU. Voltagens e clocks para o IDT C6 A maioria das placas de CPU não faz menção a este processador. Utiliza o mesmo sistema de clock que os chips da Intel. Por exemplo, para configurar o IDT C6 de 200 MHz, usamos o clock externo de 66 MHz e o multiplicador 3x. Sua voltagem de operação é 3,3 volts. Basta então programar a voltagem da placa como se fosse para um Pentium P54C STD. Também como regra geral, devemos sempre conferir a voltagem indicada na face superior do chip. As configurações de clocks para o IDT C6 são as mesmas do AMD-K6 e do Pentium MMX. Configuração de BF0, BF1 e BF2 Placas de CPU para Socket 7 utilizam jumpers BF0, BF1 e BF2 para determinar os multiplicadores que definem o clock interno em função do externo. Modelos mais antigos usam apenas BF0 e BF1, podendo assim gerar multiplicadores até 3,5x. Modelos mais novos utilizam ainda o BF2, e podem assim gerar multiplicadores até 6x. Se a sua placa indicar explicitamente quais são os jumpers BF0, BF1 e BF2, você poderá usar a tabela abaixo para gerar multiplicadores até 6x. Na tabela vemos ainda os clocks internos que são obtidos para cada valor de clock externo. Fator X 1,5x 2x 2,5x 3x 3,5x 4x 4,5x 5x 5,5x Jumpers BF2 BF1 OFF OFF OFF OFF OFF ON OFF ON OFF OFF ON OFF ON ON ON ON ON OFF BF0 OFF ON ON OFF OFF ON ON OFF OFF Clocks internos e externos 50 MHz 60 MHz 75 MHz 90 MHz 100 MHz 120 MHz 125 MHz 150 MHz 150 MHz 180 MHz 175 MHz 210 MHz 200 MHz 240 MHz 225 MHz 270 MHz 250 MHz 300 MHz 275 MHz 330 MHz 66 MHz 100 MHz 133 MHz 166 MHz 200 MHz 233 MHz 266 MHz 300 MHz 333 MHz 366 MHz 75 MHz 112 MHz 150 MHz 187 MHz 225 MHz 262 MHz 300 MHz 337 MHz 375 MHz 412 MHz 83 MHz 125 MHz 166 MHz 208 MHz 250 MHz 291 MHz 333 MHz 375 MHz 416 MHz 458 MHz 100 MHz 150 MHz 200 MHz 250 MHz 300 MHz 350 MHz 400 MHz 450 MHz 500 MHz 550 MHz 19-44 6x Hardware Total OFF OFF ON 300 MHz 360 MHz 400 MHz 450 MHz 500 MHz 600 MHz Os jumpers representam BF2, BF1 e BF0 podem aparecer com esses nomes, mas também podem apresentar nomes diferentes, como J40, J36, J34, por exemplo. Em geral ON significa com jumper, e OFF significa sem jumper, mas você também poderá encontrar configurações inversas, ou seja, ON=sem jumper e OFF=com jumper. Em certas placas, as ligações poderão usar jumpers de 3 pinos, e as opções ON e OFF significarão 1-2 e 2-3, ou vice-versa. Uma forma fácil de decifrar o que é ON e o que é OFF, é olhando para a configuração que resulta no multiplicador 2,5. Nesta configuração, um sinal está em OFF, e os outros dois estão em ON. Comparando a tabela seguinte com a tabela de configurações do manual da placa, descobrimos o que significa ON e OFF. Também descobrimos qual é o sinal correspondente ao BF2, já que na configuração 2,5x um sinal é diferente dos outros dois. Para descobrir qual é o jumper que corresponde ao BF1, basta comparar as configurações 2x e 2,5x. A diferença entre essas duas configurações está exatamente no BF1. Sabendo qual é o BF2 e o BF1, o terceiro jumper será o BF0. Note que as placas de CPU mais modernas possuem jumpers correspondentes a BF2, BF1 e BF0. As placas um pouco mais antigas não possuem BF2. Como não podem colocar o BF2 na posição ON essas placas não podem utilizar multiplicadores 4x e superiores. Desta forma não podem utilizar chips de 266 MHz e superiores. Observe ainda que nem todos esses multiplicadores estão disponíveis. Por exemplo, observe que as configurações para 1,5x e 3,5x são idênticas. Se você programar OFF/OFF/OFF em um Pentium-100, será adotado o multiplicador 1,5, resultando no clock de 100 MHz a partir do clock externo de 66 MHz. Esta mesma programação em um Pentium MMX resultará no clock interno de 233 MHz, ou seja, será tomado como 3,5x. Da mesma forma, não adianta, por exemplo, tentar configurar um Pentium MMX-233 com o multiplicador 5x, tentando obter o clock de 333 MHz. Este fator será ignorado por este processador. Configuração de BF0-BF3 Processadores para Slot 1 têm quatro dos seus pinos (BF3, BF2, BF1 e BF0) para formar multiplicadores até 9x. A tabela que se segue mostra as configurações desses sinais de controle para obter os diversos multiplicadores possíveis. Mostra também os clocks internos que são obtidos em cada caso, usando clocks externos de 66, 75, 83 e 100 MHz. Fator X Jumpers BF3 BF2 BF1 BF0 Clocks internos e externos 66 MHz 75 MHz 83 MHz 100 MHz Capítulo 19 – Configurações e jumpers 2x 2,5x 3x 3,5x 4x 4,5x 5x 5,5x 6x 6,5x 7x 7,5x 8x 8,5x 9x ON ON ON ON ON ON ON ON OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON ON ON ON OFF OFF OFF OFF ON ON ON ON OFF OFF OFF ON ON OFF OFF ON ON OFF OFF ON ON OFF OFF ON ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF ON 19-45 133 MHz 166 MHz 200 MHz 233 MHz 266 MHz 300 MHz 333 MHz 366 MHz 400 MHz 433 MHz 466 MHz 500 MHz 533 MHz 566 MHz 600 MHz 150 MHz 187 MHz 225 MHz 262 MHz 300 MHz 337 MHz 375 MHz 412 MHz 450 MHz 487 MHz 525 MHz 562 MHz 600 MHz 637 MHz 675 MHz 166 MHz 208 MHz 250 MHz 291 MHz 333 MHz 375 MHz 416 MHz 458 MHz 500 MHz 541 MHz 583 MHz 625 MHz 666 MHz 708 MHz 750 MHz 200 MHz 250 MHz 300 MHz 350 MHz 400 MHz 450 MHz 500 MHz 550 MHz 600 MHz 650 MHz 700 MHz 750 MHz 800 MHz 850 MHz 900 MHz Note que nem todos os processadores obedecem a esta tabela. Por exemplo, um Pentium III/1000 com clock externo de 1000 MHz usa multiplicador 10x, que não é indicado pela tabela. Normalmente o que o fabricante faz nesses casos é trocar valores obsoletos (2x, 2,5x, etc.) por novos valores maiores. Lembre ainda que os processadores modernos, em sua maioria, são travados e ignoram a programação dos multiplicadores. Configurações para 486 e 586 Ao trabalhar com manutenção você poderá encontrar processadores ainda mais antigos. Pode encontrar placas equipadas com chips 486/586, e até mais antigos. Vamos agora estudar a configuração de jumpers dessas antigas placas de CPU, através de exemplos. Uma grande dificuldade com essas placas é que naquela época os fabricantes não davam seus nomes às placas. Eram em geral produzidas “sem nome”, mesmo tendo sido produzidas por fabricantes famosos. Nesses casos torna-se mais importante ainda conseguir o manual da placa de CPU para poder programar os jumpers. Placa de CPU 486/586 VIP Este é um tipo de placa chamada VIP, já que possui slots VLB, ISA e PCI. Trata-se de uma placa 486/586, descrita no seu manual como “PCI Bus and ISA Bus and VL-Bus 486/5x86 Green Mainboard”. Placas assim foram muito vendidas em 1996 e 1997. As figuras que se seguem são páginas do seu manual. A figura 47 mostra o layout desta placa, que tem interfaces IDE, interface para drives, seriais e paralela. Existem 3 slots PCI e 4 ISA, sendo um deles ISA/VLB. Existem 3 bancos de memória, sendo um deles formado por 4 soquetes para módulos SIMM de 30 pinos, e dois deles formados por soquetes para módulos SIMM de 72 pinos. Esta placa apresenta uma grande quantidade de jumpers, exatamente pelo fato de permitir o uso de processadores de vários tipos, voltagens e velocidades. 19-46 Hardware Total Figura 19.47 Parte do manual de uma placa de CPU 486/586. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-47 *** 35% *** Figura 19.48 Parte do manual de uma placa de CPU 486/586. Na figura 48 temos a descrição de vários jumpers e conectores: J3 - Power Supply Connectors. Estes nada mais são que os dois conectores existentes na placa de CPU, próprios para a ligação na fonte de alimentação. J12 - Turbo Switch Connector. Deve ser ligado ao botão Turbo, existente no painel frontal do gabinete. Observe que de acordo com o manual, a placa opera em modo “normal” (baixa velocidade) quando existe um jumper instalado (Short), e opera em velocidade Turbo quando não existe jumper instalado (Open). Desta forma, basta simplesmente que você não faça ligação alguma, e a placa irá operar em Turbo, independentemente de como estiver posicionado o Turbo Switch. A vantagem é que desta forma, evitamos que alguém depressione acidentalmente o Turbo Switch, o que faria o PC operar em baixa velocidade. Tome muito cuidado, pois este método de ignorar o Turbo Switch nem sempre é usado desta forma. Existem placas de CPU que operam em velocidade baixa quando não existe jumper ligando os dois pinos da conexão para Turbo Switch. Consulte o manual da sua placa de CPU para verificar qual é a forma correta de configurá-la permanentemente como Turbo, se é com ou sem jumper instalado. J11 - Reset Switch. Para o botão Reset do painel frontal do gabinete. 19-48 Hardware Total J14 - Suspend Switch Connector. Nem todas as placas de CPU possuem este recurso, e nem todos os gabinetes possuem o botão apropriado para esta conexão. Cada vez que é feito um contato entre esses dois pinos (para isto deveria ser usado um botão similar ao Reset), o computador entra ou sai do modo suspend. Neste modo, são paralisadas as atividades da placa de CPU. É usado com o objetivo de manter o computador ligado, sem excessivos gastos de energia elétrica. Quando pressionamos novamente a chave, a placa de CPU volta à operação normal, sem que para isto seja preciso realizar um novo boot. Para que este recurso funcione corretamente é preciso suporte do sistema operacional. J8 - Keylock & Power LED. Este conector de 5 pinos permite a ligação do Keylock e Power LED, ambos localizados no Painel frontal do gabinete. J9 - Speaker. Ligamos aqui o PC Speaker, o pequeno alto-falante existente no painel frontal do gabinete. J10 - Turbo LED Connector. Ligamos aqui o Turbo LED, ou então o display digital existente no painel frontal do gabinete. J13 - Hard Disk LED Connector. Ligamos aqui o LED indicador de acesso ao disco rígido, existente no painel frontal do gabinete. JP2 - Flash EPROM BIOS Jumper. Muito cuidado, pois ao contrário dos demais jumpers e conexões mostrados até agora, este apresenta muitas diferenças de uma placa para outra. As placas de CPU modernas possuem o seu BIOS armazenado em Flash ROM. Sua principal característica é que pode ser reprogramada. Vários fabricantes de placas de CPU oferecem, através da Internet, versões novas para os BIOS de suas placas, além de um programa próprio para fazer a transferência deste novo BIOS para a Flash ROM. Ocorre que existem Flash ROMs que são reprogramadas mediante a aplicação de uma voltagem de 12 volts, e outras mediante uma voltagem de 5 volts. Esta placa de CPU está preparada para operar com ambos os tipos, e este jumper é configurado na fábrica, em função da tensão de programação da Flash ROM instalada. Não altere este jumper, caso contrário você corre o risco de danificar a Flash ROM. Na figura 49 temos a descrição de outros jumpers desta placa: Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-49 *** 35% *** Figura 19.49 Parte do manual de uma placa de CPU 486/586. J4 - CMOS RAM Discharge jumper/External Battery Connector. Quase todas as placas de CPU apresentam o mesmo tipo de configuração para este jumper. Trata-se de um grupo de 4 pinos, através dos quais podemos selecionar entre o uso de uma bateria interna (o mais comum) ou externa, e ainda fazer a operação “Clear CMOS”, que consiste em apagar toda a configuração do Setup, recarregando os seus valores default. Esta operação normalmente é feita quando o usuário ativa uma senha e a esquece. Quase sempre este jumper é configurado na fábrica ligando os pinos 3 e 4. Desta forma, o CMOS Setup estará apagado, e a bateria interna estará desligada. Para ativar a bateria interna, devemos ligar o jumper entre os pinos 2 e 3. Podemos ainda optar pelo uso de uma bateria externa, bastando ligá-la entre os pinos 4 (negativo) e 1 (positivo). CPU Type Jumpers. Esta placa possui uma série de jumpers usados para configurar o tipo do processador e o clock utilizado. Existem ainda outras opções de configuração, mostradas na figura 50. Você precisará identificar qual é o processador a ser usado, bem como o seu fabricante. Observe que este manual não explica a função de cada um desses jumpers, apenas mostra como configurá-los em função do processador utilizado. 19-50 Hardware Total *** 35% *** Figura 19.50 Parte do manual de uma placa de CPU 486/586. Na figura 50 vemos outros jumpers bastante importantes: JP3A, JP3B, JP3C - CPU Speed Jumpers. Esses jumpers definem o clock externo do processador. As opções são 25, 33, 40 e 50 MHz. A escolha deve ser feita em função do clock do processador utilizado. Processadores da classe DX operam com valores iguais para o clock interno e externo. Portanto, para esses processadores, basta obedecer o valor do clock estampado na sua parte superior. Um 486DX-40 deve ser configurado com o valor 40, um 486DX-33 deve ser configurado como 33, e assim por diante. Processadores da classe DX2 possuem o clock interno igual ao dobro do seu clock externo. Por exemplo, um 486DX2-80 deve ter o seu clock externo programado com 40, para que o interno seja igual a 80. O 486DX4-100 pode operar com clocks externos de 25, 33, 40 ou 50 MHz, sendo que a opção 33 MHz é a mais indicada. O 5x86-133 da AMD é em geral programado com o clock externo de 33 MHz. Quanto ao 586 da Cyrix, a programação dependerá do clock interno. Para o modelo de 100 MHz, o clock externo poderá ser 25 ou 33 MHz (o fator multiplicador para o clock interno deverá ser 4x e 3x, respectivamente). Para o modelo de 120 MHz, devemos usar o clock externo de 40 MHz, e programar o fator multiplicador como 3x. JP5A, JP5B, JP5C, JP5D, JP4 - CPU Voltage Jumpers. Observe que existe um erro neste manual. Na figura 50 está indicado que esses jumpers dizem respeito à velocidade do processador (CPU Speed Jumpers), mas na verdade Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-51 aplicam-se à sua voltagem. Os processadores 586, assim como as versões mais recentes do 486, operam com 3,3 volts. Nesse caso JP5A, JP5B, JP5C e JP5D devem ter jumpers ligados entre seus respectivos pinos 1 e 2. Além disso, JP4 deve ter um jumper conectado. Processadores mais antigos, como por exemplo o 486DX-33 da Intel, operavam com 5 volts. De qualquer forma, você sempre encontrará estampado na parte superior ou inferior do processador, a sua voltagem de operação. Lembre-se ainda que os modelos mais recentes, com 75 MHz ou mais, operam com 3,3 volts. Os modelos mais antigos, operando com 25 ou 33 MHz, operam com 5 volts. Modelos de 40, 50 e 66 MHz poderão ser encontrados com diferentes voltagens, e esses requerem maior cuidado. O manual desta placa de CPU traz ainda uma tabela como a que se segue, na qual é mostrada a programação dos jumpers que definem o fator multiplicador do clock externo para obter o clock interno. CPU INTERNAL CLOCK SPEED Intel DX4 DX4 5x86 5x86 X5 X5 DX4 DX4 DX4 DX4 Cyrix AMD AMD-Enhanced AMD 2x 3x 3x 4x 3x 4x 2x 3x 2x 3x JP6 JP6 JP6 JP6 JP6 JP6 JP6 JP6 JP8A JP8A ON OFF OFF ON OFF ON ON OFF 1-2 2-3 Observe que na tabela não é mostrada a configuração para o 486DX, que usa o fator 1X. Nesse caso não precisamos programar esses jumpers, pois o 486DX os ignora, usando sempre valores iguais para seus clocks interno e externo. Da mesma forma, não é preciso fazer uma configuração específica para o 486DX2, já que sempre utilizará o fator 2X sobre o seu clock externo para obter o clock interno, sendo portanto esses jumpers ignorados. Esta placa permite usar para o 486DX4, os multiplicadores 2X ou 3X, dependendo da programação de JP6. Um 486DX4-100 pode ser portanto programado com o clock externo de 33 MHz e um fator 3X (o que é mais seguro), ou com o clock externo de 50 MHz e um fator 2X. O AMD 5x86-133 (também chamado de AMD-X5) opera normalmente com o clock externo de 33 MHz e o fator 4X. Também pode usar o clock externo de 40 MHz e o fator 3X, mas isto resulta em um clock interno de apenas 120 MHz. 19-52 Hardware Total Observe ainda que na tabela, assim como na figura 49, é feita distinção entre dois tipos de 486DX4-100, fabricados pela AMD: comum e Enhanced. Para configurar corretamente os jumpers desta placa, será preciso distinguir entre os dois modelos. Devemos verificar o que está escrito na parte superior do chip. Por exemplo: Am486DX4-100 A80486DX4-100 NV8T B9521 EPB T AMD 3 volt Heat Sink and Fan req’d Observe a indicação NV8T. Através dela podemos distinguir se o Am486DX4 é ou não do tipo Enhanced. Quando tivermos NV8T, ou simplesmente V8T, significa que se trata de uma versão comum. Quando a indicação for SV8B, significa que se trata de uma versão Enhanced. Placa de CPU 486/586 ISA-PCI A próxima placa de CPU a ser exemplificada é chamada no seu manual como “I/O Built-in 486 PCI Local Bus System Board”. Vejamos antes de mais nada as informações que o fabricante apresenta sobre as suas características. Observe a variedade de processadores suportados, desde o 486SX até o 5x86. System Board Specifications: IBM PC/AT Compatible. Supports Intel 486 SX/DX/DX2/DX4, P24D, P24T, CYRIX DX2/DX4/5X86, AMD486DX/DX2/DX4 and Enhanced AMD 486DX4 CPU. Supports L1 Cache Write Back CPU system. Direct Mapped L2 Cache controller. Up to 64 MB Memory on board using 72pin SIMM, totally 2 banks. Built in two channel IDE controller ATA mode 4 compatible. Enhanced multi-I/O on board-Floppy interface, 2 x 16550 COM port, Enhanced parallel port and Standard game port. 3 x PCI master slots and PCI specification version 2.0 compliance. 3 x ISA 16-bit bus slots. Board size 220mm x 170mm. Infra-Red port for serial infrared communication. PS2 mouse interface. * NOT all models support the Infra-Red and PS2 mouse interfaces. Na figura 51 vemos o layout da placa. Existem 3 slots ISA e 3 slots PCI, mas não é possível utilizar todos simultaneamente. Quando instalamos uma placa no terceiro slot ISA, não poderemos usar o primeiro slot PCI, e vice-versa Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-53 (são chamados de “slots compartilhados”). A placa possui uma grande quantidade de jumpers, característica comum nas placas de CPU que suportam diversos processadores. As figuras 52 e 53 mostram como configurar os jumpers em função do tipo de CPU. Será preciso consultar a indicação do nome completo do processador, o que está estampado na sua parte superior, e inferior. Figura 19.51 Layout de uma placa de CPU 486/586. Ainda na figura 53 existem instruções para programar a voltagem do processador. Como vimos, as versões mais modernas do 486 operam com 3,3 volts, e apenas alguns modelos antigos, sobretudo de 25 e 33 MHz, e ainda alguns de 50 e 66 MHz, utilizam alimentação de 5 volts. 19-54 Hardware Total *** 35% *** Figura 19.52 Trecho do manual de uma placa de CPU 486/586. *** 35% *** Figura 19.53 Trecho do manual de uma placa de CPU 486/586. Na figura 54 temos as instruções para configurar os jumpers JP20 e JP21, que definem o tamanho da cache externa. Esta cache é formada pelos chips U7, U31, U32, U33 e U34. Dependendo das capacidades desses chips, pode ser formada uma cache com 128 kB, 256 kB ou 512 kB. Esta placa é fornecida com uma cache de 256 kB já instalada e configurada, mas o usuário pode optar por uma expansão para 512 kB, tomando como base as instruções Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-55 apresentadas na figura 54. Ainda nesta figura vemos as instruções para a configuração de JP19, um grupo de jumpers que define o clock externo do processador, que poderá ser de 25, 33 ou 40 MHz. Figura 19.54 Trecho do manual de uma placa de CPU 486/586. J6 é um grupo de 4 pinos, relacionados com o CMOS e a bateria. Em operação normal, deve ser colocado um jumper ligando os pinos 1 e 2. Para apagar os dados do CMOS, ligamos um jumper entre os pinos 3 e 4. Observe que muitas placas são fornecidas com este jumper ligado entre os pinos 3 e 4, com o intuito de não consumir carga da bateria enquanto a placa não é colocada em operação. O jumper JP4 indica o tipo de ROM utilizada para o armazenamento do BIOS. Não altere a configuração que o fabricante usou. Placa de CPU 486 ISA/VLB Esta é uma placa de CPU que foi bastante comum em 1995. A seguir, temos a lista de suas características. Overview The OPTi 82C895 provides a highly integrated solution for fully compatible, high performance PC/AT platforms. The chipset supports 486SX/DX/DX2, P24C and P24D microprocessors in the most cost effective and power efficient designs. It offers optimum performance for systems runing up to 50 MHz. System features Supports INTEL 486SX/DX/DX2, DX4, P24D. AMD DX/DX2. CYRIX M6,M7. Supports 3 stages of power saving: AUTO GREEN/SMI/Disabled. Supports L1/L2 Write Back/Write Through cache features. Supports 2 Master / 3 Slave 32 bits VESA Bus I/O Slots. Supports 64/128/256 KB cache size. Supports 30 pin / 72 pin dual type of SIMM modules. 19-56 Hardware Total Esta placa é chamada de “OPTI-895 Green 486 WB” (figura 55). Suporta chips 486, até o máximo de 100 MHz. Sendo uma placa relativamente antiga, não possui slots PCI, tendo apenas ISA e VLB. Portanto, para obter o melhor desempenho possível, é preciso utilizar placas de expansão SVGA e IDEPLUS na versão VLB. Permite a instalação de memórias SIMM de 30 ou de 72 vias, uma característica comum nas placas de CPU daquela época. Não possui interfaces IDE, para drives, seriais e paralela, como ocorre nas placas de CPU mais modernas. Não está explícito, mas esta placa, assim como muitas de sua época, e todas as de fabricação anterior, não possui no seu BIOS a função LBA, que dá suporte a HDs com mais de 504 MB. Figura 19.55 Layout de uma placa de CPU 486. A figura 56 traz as instruções para configurar os jumpers que definem o tipo de processador utilizado. Sendo uma placa antiga, nem todos os processadores 486 são suportados, já que muitos deles não existiam na época do seu lançamento. Algumas vezes, processadores não suportados podem funcionar, a partir de configurações baseadas em outros modelos suportados. Por exemplo, um Am486DX4 poderá funcionar com o uso da mesma configuração do Intel 486DX4. Esta prática não é 100% recomendável, pois há risco de danificar o processador. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-57 *** 75% *** Figura 19.56 Parte do manual de uma placa de CPU 486. Na figura 57 vemos as instruções para o selecionamento do clock do processador. Tanto o 486DX-25 como o 486DX2-50 utilizam a mesma configuração, com um clock externo de 25 MHz. O mesmo podemos dizer sobre o 486DX33 e o 486DX2-66, operando externamente com 33 MHz. Já o 486DX-40 e o 486DX2-80 operam externamente com 40 MHz. O 486DX4-75 opera com a mesma configuração do 486DX-25 e do 486DX2-50, ou seja, com um clock externo de 25 MHz. Apesar de operar externamente com 33 MHz, o 486DX4-100 é configurado de forma diferente do 486DX-33, como mostra a tabela. *** 35% *** Figura 19.57 Parte do manual de uma placa de CPU 486. A figura 57 indica ainda o modo de configuração da voltagem do processador, através de JP18, indicando a voltagem de 5 ou 3,3 volts. Placas SVGA 19-58 Hardware Total As placas SVGA modernas não utilizam mais jumpers. Já os modelos antigos, sejam ISA ou VLB, possuem em geral diversos jumpers que devem ser configurados. É preciso ter o manual da placa para fazer a configuração correta. Sem o manual, a operação se transforma em jogo de adivinhação, portanto é realmente necessário encontrar o manual. Como não podemos apresentar manuais de centenas de placas diferentes, mostraremos aqui o exemplo de uma placa SVGA ISA e de uma placa SVGA VLB. Os jumpers que você vai encontrar são muito parecidos com os das placas dos nossos exemplos, mas terão nomes e posições diferentes. Placa SVGA VLB A figura 58 mostra uma placa SVGA baseada no chip Trident 9400. Trata-se de uma placa SVGA VLB, bastante utilizada nos PCs 486 entre 1994 e 1995. Esta placa possui 2 MB de memória de vídeo, podendo operar nos modos Hi-Color e True Color. Assim como ocorre com a maioria das placas SVGA, sua configuração é bastante simples. Possui apenas dois conectores: VGA Connector. É usado para a conexão com o monitor. Feature Connector. É usado para a conexão com placas especiais, como digitalizadoras de vídeo. Figura 19.58 Uma placa SVGA VLB. Além desses dois conectores, presentes em todas as placas SVGA, existem ainda dois jumpers, JP1 e JP2, descritos na figura 59. JP1 - Monitor Type. Este jumper é usado para definir a freqüência horizontal a ser usada na resolução de 1024x768. Nos monitores mais simples, que chegam a uma freqüência horizontal máxima entre 35 e 38 kHz, devemos deixar que seja usada a varredura entrelaçada na resolução de 1024x768. Este é o caso do monitor Samsung SyncMaster 3. Devemos então ligar o jumper entre 2-3. Os monitores modernos, como o Samsung SyncMaster 3NE e superiores, são capazes de operar com no mínimo 48 kHz de freqüência horizontal. Assim, a resolução de 1024x768 pode utilizar a Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-59 varredura não entrelaçada. Devemos então ligar um jumper entre 1-2. Se você não tem certeza sobre a freqüência horizontal máxima suportada pelo seu monitor, escolha a opção entrelaçada. Posteriormente você pode consultar o manual do seu monitor para verificar se a varredura não entrelaçada é suportada na resolução de 1024x768. Para isto, basta checar se a máxima freqüência horizontal suportada pelo monitor é igual ou superior a 48 kHz. JP2 - VESA Clock. Este jumper deve ser configurado de acordo com o clock utilizado pelo barramento VLB, que é igual ao clock externo do processador. Para clocks de 33 MHz ou inferiores (486DX-25, 486DX-33, 486DX2-50, 486DX2-66, 486DX4-75, 486DX4-100), deve ser ligado um jumper entre 1-2. Quando o clock do barramento VLB for superior a 33 MHz (486DX-40, 486DX-50, 486DX2-80), o jumper deve ser colocado entre 2-3. Figura 19.59 Descrição dos jumpers de uma placa SVGA VLB. OBS: O erro na programação do jumper que define o modo entrelaçado é o principal responsável por imagens sem sincronismo que ocorrem quando o monitor é trocado, ou quando é selecionada uma resolução mais alta. Se um PC utiliza um monitor “não entrelaçado” (ou seja, que suporta freqüências horizontais acima de 48 kHz), está com a placa de vídeo configurada desta forma, e é feita a troca do monitor por um modelo “entrelaçado” (ou sejam onde a freqüência horizontal máxima é igual ou superior a 38 kHz), como o Samsung SyncMaster 3, a imagem perde completamente o sincronismo. Uma solução para o problema é programar provisoriamente os softwares para usarem a resolução máxima de 640x480, evitando usar 800x600 e 1024x768. Outra solução é alterar este jumper para modo entrelaçado, permitindo assim operar com o monitor mais simples. OBS: Placas de vídeo VLB podem ficar “malucas” quando são instaladas em um barramento de 40 MHz (exemplo, no 486DX2-80). É preciso atuar sobre 19-60 Hardware Total o jumper que gera wait states, caso contrário, ocorrerão problemas na imagem, como troca de cores, modos gráficos que não funcionam, imagens com partes ausentes, etc. Placa SVGA ISA Vejamos agora o exemplo de uma placa SVGA ISA (16 bits). Este tipo de placa foi muito comum até o final de 1993, quando começou a dar lugar às placas VLB, e posteriormente às placas PCI. A placa do nosso exemplo utiliza o chip gráfico Trident 8900. A seguir, temos a descrição de seus jumpers: Jumper Setting JP1 Close* Open Non-Interlaced Display, Scan rate up to 48.7 KHz. Interlaced Display JP2 Close* Open Enable autodetect 8 or 16 bits BIOS Disable autodetect JP3 Close* Open Enable Zero-wait state Disable Zero-wait state JP7 Close* Open Enable IRQ9 Disable IRQ9 JP4 JP5 JP6 Open* Close Close Configure for 16-bit slot JP4 JP5 JP6 Close Close Close Configure for 8-bit slot * Default Settings Podemos constatar que esta placa possui muitos jumpers, o que era comum nas placas SVGA ISA. Já as placas VLB possuem em geral menos jumpers, e as placas PCI normalmente não possuem jumper algum. Os jumpers existentes na placa do nosso exemplo são os seguintes: JP1 - Serve para ativar e desativar a varredura entrelaçada em 1024x768. Em monitores mais simples (35-38 kHz), deve ficar OPEN (sem jumper). Nos monitores que suportam 48 kHz ou mais, deve ficar CLOSED (com jumper). JP2 - Esta placa, apesar de ser ISA de 16 bits, pode ser conectada tanto em slots de 16 como de 8 bits. Em geral placas com esta característica podem ser configuradas para detectar de forma automática o tipo de slot no qual são conectadas. Este jumper, ao ser programado na opção CLOSED, habilita a Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-61 detecção automática do tipo de slot. Na opção OPEN, este recurso é desabilitado, sendo preciso definir o tipo de slot através dos jumpers JP4, JP5 e JP6. JP3 - Este jumper é ajustado em função da velocidade do processador. Placas antigas podiam apresentar problemas de funcionamento ao serem usadas em conjunto com processadores muito rápidos. Para solucionar este problema, essas placas podiam operar com wait states (estados de espera). Desta forma, o processador “espera” um pouco mais nos acessos à placa. Para habilitar a espera, o jumper deve ser instalado. Para fazer com que os acessos sejam normais, sem wait states, basta remover o jumper. JP7 - Este é outro jumper bastante comum nas placas SVGA antigas, e em muitas das modernas. As placas VGA originais (assim como ocorre com as SVGA) eram totalmente compatíveis com a placa EGA (Enhanced Color Graphics Adapter). Essas placas utilizavam a interrupção 9 (IRQ9), e muitos programas antigos contavam com esta característica. Placas modernas não precisam mais utilizar a IRQ9, e oferecem a opção de usar (para manter compatibilidade com programas antigos) ou não usar a IRQ9. A princípio, devemos deixar a IRQ9 na placa SVGA desativada, assim poderemos usá-la na instalação de outras placas (fax/modem, por exemplo). Para desativar a IRQ9 nesta placa SVGA, basta remover o jumper JP7. JP4, JP5 e JP6 - Esses três jumpers, em conjunto, definem o tipo de slot no qual a placa será encaixada. Para usar um slot de 16 bits, devemos configurálos como OPEN, CLOSED e CLOSED (sem, com e com), e para usar um slot de 8 bits, usamos a opção CLOSED, CLOSED, CLOSED. Placas IDEPLUS Assim como ocorre com outros tipos de placas, é absolutamente necessário ter o manual para configurar corretamente os jumpers de uma placa IDEPLUS. Comparando modelos diferentes, constatamos que os jumpers dessas placas são mais ou menos parecidos, mas não têm os mesmos nomes nem a mesma localização na placa. Mostraremos aqui dois exemplos para que você saiba os jumpers que poderá encontrar. Placa IDEPLUS VLB Esta é uma placa IDEPLUS VLB, indicada no seu manual como “DTC 2278S/D Local-Bus to IDE and Super I/O Controller” (figura 60). Você encontrará muitas semelhanças entre os jumpers existentes nesta placa e os 19-62 Hardware Total existentes em outros modelos de placas IDEPLUS VLB. Seus jumpers são os seguintes: Figura 19.60 Uma placa IDEPLUS VLB. W5, W6 - Esses dois jumpers definem o endereço que será ocupado pela primeira porta serial. O default é COM1, mas as placas IDEPLUS também permitem configurar esta porta como COM3. A placa do nosso exemplo permite, além dessas duas opções, configurar esta porta como COM4. Temos ainda uma quarta opção, que é a de deixar esta porta desabilitada. W3, W4 - Permitem configurar o endereço da segunda porta serial. O default é COM2, mas esta placa ainda permite configurá-la como COM4 ou COM3. Podemos ainda deixar esta porta desabilitada. W1, W2 – Placas IDEPLUS permitem escolher o endereço da porta paralela, entre 278, 378 e 3BC. Podemos ainda deixá-la desabilitada. O default é 278. W7 - Este jumper é usado para habilitar ou desabilitar a interface para drives de disquetes. A opção default é deixar esta interface habilitada. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-63 *** 35% *** Figura 19.61 Parte do manual de uma placa IDEPLUS VLB. W8 - Game Port - Usado para habilitar ou desabilitar a interface para joystick. Caso o PC não possua uma placa de som, devemos deixar este jumper habilitado. Quando instalamos uma placa de som, podemos desabilitar a interface de joystick existente na placa IDEPLUS, e utilizar a interface existente na placa de som. Em alguns casos, a interface para joystick existente na placa IDEPLUS apresenta problemas de incompatibilidade, dependendo da placa de CPU utilizada. A interface para joystick existente na placa de som é menos problemática, e por isto deve ser dada preferência ao seu uso. W9 a W16 - Esses jumpers servem para selecionar as interrupções utilizadas pelas interfaces seriais e paralelas. Por default, a COM1 usa a IRQ4, a COM2 usa a IRQ3, e a LPT1 (porta paralela) usa a IRQ7. A placa funcionará perfeitamente caso seja configurada desta forma. Existem entretanto casos em que precisamos fazer um remanejamento de interrupções, visando a instalação de novas placas. A placa IDEPLUS do nosso exemplo permite escolher entre a IRQ3, IRQ4 ou IRQ5 para a primeira porta serial, IRQ3, IRQ4 ou IRQ5 para a segunda porta serial, e entre IRQ7 ou IRQ5 para a porta paralela. W17 - As portas paralelas presentes nas antigas placas IDEPLUS operavam exclusivamente no modo SPP (Standard Parallel Port), que era unidirecional, 19-64 Hardware Total ou seja, eram usadas apenas na transmissão de dados. A placa IDEPLUS do nosso exemplo pode operar no modo bidirecional, no qual dados podem ser transmitidos ou recebidos. Para habilitar este modo, basta retirar o jumper W17. *** 35% *** Figura 19.62 Parte do manual de uma placa IDEPLUS VLB. Placa IDEPLUS ISA Vejamos agora o exemplo de uma placa IDEPLUS ISA (16 bits). Você poderá observar que muitas de suas configurações são semelhantes às mostradas na placa IDEPLUS VLB do exemplo anterior. Esta placa é chamada no seu manual de “Multi I/O Plus IDE Card”. Seu manual é mostrado nas figuras 63 e 64. Os seus conectores são os mesmos existentes em qualquer placa IDEPLUS. São os conectores da interface IDE, da interface para drives, das portas seriais, da porta paralela e da interface de joystick. Todos os jumpers desta placa são aplicados sobre grupos de 3 pinos. Em cada um deles, as configurações possíveis são 1-2 e 2-3. Seus jumpers são os seguintes: J1 - Usado para habilitar ou desabilitar a interface para drives de disquete (FDD). Por default, esta interface deve ficar habilitada (1-2). J2 - Indica se a interface para drives de disquete irá operar como primária ou secundária. O default é primária. J3 - Usado para habilitar (default) ou desabilitar a interface IDE. Capítulo 19 – Configurações e jumpers 19-65 J4 - Seleciona a interface IDE como primária (default) ou secundária. Desta forma é possível ter duas interfaces IDE, sendo uma primária e outra secundária. Para isto, basta instalar duas placas IDEPLUS. Observe que na placa IDEPLUS cuja interface IDE opera como secundária, as demais interfaces devem ser desabilitadas ou remanejadas para que não entrem em conflito com as interfaces da primeira. Figura 19.63 Parte do manual de uma placa IDEPLUS ISA. J5 - Usado para habilitar ou desabilitar a primeira porta serial. Por default, esta porta fica habilitada, e nela é conectado o mouse. Existem entretanto casos de instalações nos quais temos que desabilitar uma ou ambas as interfaces seriais. J6 - Com este jumper selecionamos se a primeira porta serial irá operar como COM1 (default) ou como COM3. 19-66 Hardware Total Figura 19.64 Parte do manual de uma placa IDEPLUS ISA. J7 - Possui a mesma função que J5, exceto que se aplica à segunda porta serial. Com ele podemos habilitar ou desabilitar a segunda porta. J8 - Indica se a 2a porta serial irá operar como COM2 (default) ou COM4. J12, J13, J14 e J15 – Usados para escolher as interrupções usadas pelas portas seriais. Para cada uma delas, as opções são IRQ2, IRQ3, IRQ4 e IRQ5. Por default, a primeira porta deve usar a IRQ4 e a segunda porta deve usar a IRQ3. J9 - Usado para habilitar (default) ou desabilitar a porta paralela. J10 - Indica o endereço a ser usado pela porta paralela. As opções oferecidas por esta placa são 378 e 278, mas existem placas que ainda oferecem 3BC. J11 - Serve para habilitar (default) ou desabilitar a interface para joystick. Modems, placas de som e placas de rede Você também encontrará jumpers em placas de modem, som e rede antigos, bem como em outros tipos de placas. O entendimento das configurações depende de conceitos específicos sobre esses dispositivos, portanto deixamos a discussão sobre jumpers para os capítulos onde estudamos esses assuntos. /////////// FIM ////////////////// Capítulo 20 Tabelas e diagramas Apresentaremos neste capítulo uma série de informações que complementam outros capítulos, como tabelas, diagramas, pinagens de conectores e cabos. A reunião de todas essas informações em um só capítulo facilita a sua consulta. Cabo paralelo, conector A Esta é a pinagem do conector DB25 usado por impressoras. Tabela 1 – Cabo paralelo, conector A 20-2 Hardware Total Cabo paralelo, conector B Esta é a pinagem do conector Centronics de 36 pinos, usado por impressoras. Tabela 1 – Cabo paralelo, conector B Cabo paralelo, conector C Esta é a pinagem do conector de 36 pinos tamanho miniatura, utilizado por impressoras e dispositivos paralelos modernos. Capítulo 20 – Tabelas e diagramas Tabela 3 Fonte de alimentação ATX 20-3 20-4 Hardware Total Figura 1 – Conectores de uma fonte de alimentação ATX. Fonte de alimentação AT Figura 2 – Conectores de uma fonte de alimentação padrão AT. Capítulo 20 – Tabelas e diagramas 20-5 Pinagem do cabo IDE Tabela 4 – Conector IDE de 40 vias Conector PCI Pin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Side B -12V TCK Ground TDO +5V +5V INTB# INTD# PRSNT1# Reserved PRSNT2# Ground Ground Reserved Ground CLK Ground REQ# +5V (I/O) AD[31] AD[29] Side A TRST# +12V TMS TDI +5V INTA# INTC# +5V Reserved +5V (I/O) Reserved Ground Ground Reserved RST# +5V (I/O) GNT# Ground Reserved AD[30] +3.3V Pin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Side B -12V TCK Ground TDO +5V +5V INTB# INTD# PRSNT1# Reserved PRSNT2# Connector Key Connector Key Reserved Ground CLK Ground REQ# +3.3V (I/O) AD[31] AD[29] Side A TRST# +12V TMS TDI +5V INTA# INTC# +5V Reserved +3.3V (I/O) Reserved Connector Key Connector Key Reserved RST# +3.3V (I/O) GNT# Ground Reserved AD[30] +3.3V 32-bit start 3.3V key 3.3V key 20-6 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 Hardware Total Ground AD[27] AD[25] +3.3V C/BE[3]# AD[23] Ground AD[21] AD[19] +3.3V AD[17] C/BE[2]# Ground IRDY# +3.3V DEVSEL# Ground LOCK# PERR# +3.3V SERR# +3.3V C/BE[1]# AD[14] Ground AD[12] AD[10] Ground Connector Key Connector Key AD[08] AD[07] +3.3V AD[05] AD[03] Ground AD[01] +5V (I/O) ACK64# +5V +5V Connector Key Connector Key Reserved Ground C/BE[6]# C/BE[4]# Ground AD[63] AD[61] +5V (I/O) AD[59] AD[57] Ground AD[55] AD[53] Ground AD[28] AD[26] Ground AD[24] IDSEL +3.3V AD[22] AD[20] Ground AD[18] AD[16] +3.3V FRAME# Ground TRDY# Ground STOP# 3.3V SDONE SBO# Ground PAR AD[15] +3.3V AD[13] AD[11] Ground AD[09] Connector Key Connector Key C/BE[0]# +3.3V AD[06] AD[04] Ground AD[02] AD[00] +5V (I/O) REQ64# +5V +5V Connector Key Connector Key Ground C/BE[7]# C/BE[5]# +5V (I/O) PAR64 AD[62] Ground AD[60] AD[58] Ground AD[56] AD[54] +5V (I/O) AD[52] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 Ground AD[27] AD[25] +3.3V C/BE[3]# AD[23] Ground AD[21] AD[19] +3.3V AD[17] C/BE[2]# Ground IRDY# +3.3V DEVSEL# Ground LOCK# PERR# +3.3V SERR# +3.3V C/BE[1]# AD[14] Ground AD[12] AD[10] M66EN Ground Ground AD[08] AD[07] +3.3V AD[05] AD[03] Ground AD[01] +3.3V (I/O) ACK64# +5V +5V Connector Key Connector Key Reserved Ground C/BE[6]# C/BE[4]# Ground AD[63] AD[61] +3.3V (I/O) AD[59] AD[57] Ground AD[55] AD[53] Ground AD[28] AD[26] Ground AD[24] IDSEL +3.3V AD[22] AD[20] Ground AD[18] AD[16] +3.3V FRAME# Ground TRDY# Ground STOP# 3.3V SDONE SBO# Ground PAR AD[15] +3.3V AD[13] AD[11] Ground AD[09] Ground Ground C/BE[0]# +3.3V AD[06] AD[04] Ground AD[02] AD[00] +3.3V (I/O) REQ64# +5V +5V Connector Key Connector Key Ground C/BE[7]# C/BE[5]# +3.3V (I/O) PAR64 AD[62] Ground AD[60] AD[58] Ground AD[56] AD[54] +3.3V (I/O) AD[52] 5V key 5V key 32-bit end 64-bit spacer 64-bit spacer 64-bit start Capítulo 20 – Tabelas e diagramas 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 AD[51] AD[49] +5V (I/O) AD[47] AD[45] Ground AD[43] AD[41] Ground AD[39] AD[37] +5V (I/O) AD[35] AD[33] Ground Reserved Reserved Ground AD[50] Ground AD[48] AD[46] Ground AD[44] AD[42] +5V (I/O) AD[40] AD[38] Ground AD[36] AD[34] Ground AD[32] Reserved Ground Reserved 20-7 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 AD[51] AD[49] +3.3V (I/O) AD[47] AD[45] Ground AD[43] AD[41] Ground AD[39] AD[37] +3.3V (I/O) AD[35] AD[33] Ground Reserved Reserved Ground Tabela 5 – Pinagem do barramento PCI Conectores ISA Figura 3 AD[50] Ground AD[48] AD[46] Ground AD[44] AD[42] +3.3V (I/O) AD[40] AD[38] Ground AD[36] AD[34] Ground AD[32] Reserved Ground Reserved 64-bit end 20-8 Hardware Total Figura 4 – Pinagem do conector ISA de 16 bits. Modos VESA A tabela que se segue mostra os números dos modos VESA, em diversas resoluções e diversos números de cores. Modo 100h Resolução 640x480 Cores 256 Modo 111h Resolução 640x480 Cores 32k Capítulo 20 – Tabelas e diagramas 101h 102h 103h 104h 105h 106h 107h 10Dh 10Eh 10Fh 110h 640x480 800x600 800x600 1024x768 1024x768 1280x1024 1280x1024 320x200 320x200 320x200 640x480 256 16 256 16 256 16 256 32k 64k 16.7M 32k 20-9 112h 113h 114h 115h 116h 117h 118h 119h 11Ah 207h 208h 640x480 800x600 800x600 800x600 1024x768 1024x768 1024x768 1280x1024 1280x1024 1152x864 1280x1024 16.7M 32k 64k 16.7M 32k 64k 16.7M 32k 64k 256 16 Tabela 6 – Modos gráficos VESA Cabos seriais e paralelos para conexão entre dois PCs No Windows 9x (95, 98, ME, etc.) temos um programa que permite conectar dois PCs através de uma interface serial ou paralela. Os PCs conectados podem assim usar comandos de rede, como compartilhamento de arquivos e impressoras, porém a uma velocidade mais baixa que a obtida com placas de rede. Este programa chama-se Conexão Direta via Cabo. Você pode comprar no comércio cabos próprios para essas conexões. São chamados cabos para Laplink Paralelo e Laplink Serial (a conexão paralela é bem mais veloz que a serial). Caso você não consiga encontrar esses cabos à venda, pode construí-los usando os esquemas que apresentamos aqui. Esses cabos também podem ser usados pelos programas INTERLNK e INTERSVR encontrados no MS-DOS 6.x. Figura 5 – Cabo Laplink paralelo 20-10 Hardware Total Figura 6 – Cabo Laplink serial Cabo para conexão de 2 joysticks A interface para joystick existente nas placas de som e nas placas IDEPLUS podem ser ligadas a dois joysticks, apesar de terem apenas um conector. Muitas lojas vendem um cabo em Y com o qual dois joysticks podem ser conectados (figura 7). Figura 7 – Extensão para ligar 2 joysticks Caso você não esteja conseguindo encontrar este cabo pronto, pode construir um, usando o diagrama da figura 8. Note que os dois joysticks conectados devem ter dois botões cada um. Um joystick com mais de 2 botões não pode ser ligado em conjunto com outro joystick. Capítulo 20 – Tabelas e diagramas 20-11 Figura 8 – Diagrama do cabo Y para ligar dois joysticks Cabo de impressora DB25/CEN36 Atualmente encontramos à venda cabos de impressora comuns e cabos bidirecionais. Os chamados bidirecionais são na verdade aqueles que seguem à risca o esquema original usado pela IBM no seu IBM PC. Muitos cabos não funcionam no modo bidirecional porque seus fabricantes fizeram simplificações nessas conexões. Por exemplo, a especificação original exigia vários condutores de terra independentes, mas para usar um número menor de fios, muitos fabricantes reuniram todos os pinos de terra em um só fio. Se você precisar de um cabo de impressora e não souber se é necessário que seja ou não bidirecional, escolha um bidirecional, pois funciona em qualquer um dos modos. Seu esquema é mostrado na tabela abaixo. Nome do sinal DB-25 Macho Strobe 1 Data Bit 0 2 Data Bit 1 3 Data Bit 2 4 Data Bit 3 5 Data Bit 4 6 Data Bit 5 7 Data Bit 6 8 Data Bit 7 9 Acknowledge 10 Busy 11 Paper Out 12 Select 13 Centronics 36 Nome do sinal 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Autofeed Error Reset Select Signal Ground Signal Ground Signal Ground Signal Ground Signal Ground Signal Ground Signal Ground Signal Ground Shield DB-25 Macho 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Shield Centronics 36 14 32 31 36 33 19,20 21,22 23,24 25,26 27 28,29 30,16 Shield+17 Tabela 7 – Pinagem de um cabo de impressora Este cabo possui em uma extremidade um conector DB-25 macho para ligação no computador, e na outra um conector Centronics de 36 pinos para ligação na impressora. O comprimento máximo recomendado é 1,80 m. Existem cabos mais longos, mas esses cabos podem apresentar erros de transmissão. Use de preferência cabos com 1,80 m. 20-12 Hardware Total Loopbacks Os testes feitos por programas de diagnóstico nas interfaces seriais e paralelas podem ser realizados em modo INTERNO ou EXTERNO. O modo EXTERNO, que é o mais completo, requer que seja acoplado ao conector da interface serial um pequeno dispositivo chamado loopback. Apesar dos fabricantes desses programas fornecerem os loopbacks, você não precisa necessariamente comprá-los. Se você tem alguma habilidade com o ferro de soldar, pode construí-los. Nos manuais dos programas de diagnóstico existe em geral o diagrama esquemático das ligações dos loopbacks, que não passam de um conector com alguns fios interligados. Mas cuidado: o loopback usado por um programa de diagnóstico não servirá necessariamente para outros programas de diagnóstico. Se você quiser construir loopbacks seriais, deverá adquirir dois conectores apropriados: DB-9 e DB-25 fêmea, completos com capa plástica. Para o loopback paralelo, é preciso adquirir um conector DB-25 macho, completo, com capa plástica. Providencie fios, ferro de soldar, solda, alicates e mãos à obra. Checkit - A figura 9 mostra os loopbacks seriais (DB-9 e DB-25 usados pelo Checkit). A figura 10 mostra o esquema do loopback paralelo usado por este programa. Figura 9 – Loopbacks seriais para o Checkit Capítulo 20 – Tabelas e diagramas 20-13 Figura 10 – Loopback paralelo para o Checkit Norton Diagnostics - A tabela a seguir mostra o esquema dos loopbacks seriais do Norton Diagnostics. São mostradas as versões de 9 e de 25 pinos. Observe que os loopbacks seriais do NDIAGS são idênticos aos do Checkit. Já o loopback paralelo do NDIAGS, mostrado a seguir, utiliza ligações diferentes. NDIAGS Serial DB-9: 2-3 7-8 1-4-6-9 NDIAGS Serial DB-25 2-3 4-5 6-8-20-22 NDIAGS Paralelo: 2-15 3-13 4-12 5-10 6-11 Tabela 8 – Pinagem dos loopbacks para o Norton Diagnostics PC-Check A seguir temos as conexões dos loopbacks usados pelo programa PC-Check. Como podemos ver, são diferentes daqueles usados pelo Checkit e pelo NDIAGS. PC-Check Serial DB-9 PC-Check Serial DB-25 PC-Check Paralelo 2-3 7-8-6 1-4-9 2-3 4-5-6 8-20-22 9-11 8-10 7-12 6-13 5-15 Tabela 9 – Pinagem dos loopbacks para o PC-Check Equivalência de loopbacks Alguns programas de diagnóstico utilizam loopbacks que são idênticos aos usados por outros programas. Por exemplo, você pode usar os loopbacks seriais do Checkit para testar as portas seriais com o NDIAGS. A seguir 20-14 Hardware Total vemos as equivalências dos loopbacks usados por diversos programas de diagnóstico. Loopbacks seriais: PC Doctor = AMI Diags = QA Plus Ndiags = Checkit PC Check = PC-Certify Isto significa que os programas PC Doctor, AMI Diags e QA Plus utilizam o mesmo tipo de loopback serial (tanto no caso do DB-9 como no caso do DB25). Já o NDIAGS e o Checkit usam um segundo tipo de loopback, e o programa PC Check e o PC Certify usam um terceiro tipo. Loopbacks Paralelos: PC Doctor = QA Plus = Checkit Lanmark Diags AMI Diags PC Check = PC Certify NDIAGS Isto significa que os programas PC Doctor, QA Plus e Checkit usam o mesmo tipo de loopback paralelo. O Landmark Diags usa um segundo tipo de loopback paralelo, o AMI Diags usa um terceiro tipo, e assim por diante. ///// FIM //////////// Capítulo 21 Sistemas operacionais Sistemas operacionais Um PC recém montado e com o disco rígido formatado está pronto para receber o sistema operacional. Seu dúvida os sistemas operacionais mais usados nos PCs são os derivados do Windows 95, como é o caso do Windows 98 e Windows ME (Millennium Edition). Os outros sistemas operacionais mais usados são o Windows 2000 e o Linux. Com o lançamento do Windows XP, a Microsoft está unificando a linha de sistemas para uso pessoal e para uso profissional. O Windows XP foi criado a partir do Windows 2000, e terá duas versões principais: Windows XP Professional, sucessor do Windows 2000, e Windows XP Home, sucessor do Windows ME. O Windows 2000 por sua vez é derivado do Windows NT. Apesar de ser visualmente muito parecido com o Windows ME, seu mercado alvo não é o mesmo, mas a maioria dos programas podem ser perfeitamente utilizados tanto no Windows 2000/NT como no Windows ME/9x. Em poucas palavras, a linha NT / 2000 / XP Professional é voltada para aplicações profissionais, enquanto a linha 95 / 98 / ME / XP Home é mais indicada para a computação doméstica, multimídia e jogos. As versões profissionais do Windows oferecem recursos especiais de segurança indicados para servidores e estações de trabalho. A FAT32 pode ser usada com esses sistemas, ou seja, um disco rígido no qual foram usados os programas FDISK e FORMAT, pode receber o Windows NT, 2000 ou XP Professional. O ideal entretanto é que seja usado o NTFS, sistema de arquivos mais avançado que a FAT, usada nas versões SOHO (Small Office / Home Office) do Windows. x-2 Hardware Total O Linux é um outro sistema operacional, derivado do Unix, criado nos anos 70. Foi modernizado e adaptado para PCs. Podemos então dizer que o Linux é uma nova versão do sistema Unix, própria para funcionar em microcomputadores. O Linux não utiliza a FAT32, e sim, o seu próprio sistema de arquivos. Entretanto pode ser instalado em um PC já formatado com FAT32. Seu programa de instalação fará uma mudança nas partições do disco rígido, podendo manter uma parte com FAT32 e uma parte para o Linux. Neste capítulo veremos a instalação desses três sistemas operacionais, apesar de darmos mais ênfase à família do Windows 9x / ME / XP Home, já que é o mais usado. Mostraremos também como realizar algumas configurações de hardware e ajustes de desempenho importantes. Instalação do Windows ME Deixando de lado aspectos históricos, o Windows começou a se tornar popular entre os usuários na sua versão 3.0, seguida pelas versões 3.1 e 3.11. Essas versões não eram exatamente sistemas operacionais, e sim, ambientes operacionais. A rigor o sistema operacional ainda era o MS-DOS. Aquelas versões do Windows dependiam das funções de acesso a disco, gerenciamento de memória e outras tarefas básicas, todas realizadas pelo MS-DOS. Nesta época o Windows e o MS-DOS eram vendidos separadamente. Era preciso instalar inicialmente o MS-DOS, para depois instalar o Windows. O Windows ME e seus antecessores Em 1995 foi lançado o Windows 95, um verdadeiro sistema operacional, independente do MS-DOS. O MS-DOS foi descontinuado, mas podia ser encontrado dentro do próprio Windows 95. A partir de então, a Microsoft lançou anualmente novas versões do Windows 95. Algumas são realmente versões novas, outras são atualizações: Ano 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Versão Windows 95 Windows 95a ou OSR1 Windows 95b ou OSR2 Windows 98 Windows 98SE Windows Millennium (ME) Windows XP Código 4.00.950 4.00.950a 4.00.950b, 4.00.950c 4.10.1998 4.10.2222A 4.90.3000 2002 Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-3 Note que esta tabela indica, além do ano e versão, um código numérico. Este código é mostrado quando usamos o comando Sistema no Painel de Controle. É apresentado um quadro que indica o processador, a quantidade de memória e o código que identifica o sistema, como vemos na figura 1. Figura 21.1 Descobrindo a versão do Windows. Oficialmente os produtos lançados foram três: Windows 95, Windows 98 e Windows ME. O Windows 95 sofreu duas atualizações, em 1996 e 1997. Nesta época, a versão original de 1995 continuava sendo a oficial, vendida nas lojas. O usuário deveria instalar os pacotes Service Pack 1 e Service Pack 2, obtidos pela Internet, para fazer o upgrade para as novas versões. Apenas no mercado OEM as novas versões eram utilizadas. Quem comprasse um computador em 1997, após a atualização OSR2, receberia instalado o Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2). Apenas com o lançamento do Windows 98, o Windows 95 foi descontinuado. Em 1999, foi lançado o Windows 98 Second Edition (SE), e desta vez a Microsoft mudou a forma de distribuição. O Windows 98 original deixou de ser vendido e foi substituído pelo Windows 98SE, tanto no mercado de varejo como no mercado OEM, ou seja, em PCs novos fornecidos com o sistema instalado. Usuários do Windows 98 podiam fazer o download da atualização que o transforma em Windows 98SE. Também era possível aos usuários do Windows 98, comprar a atualização para 98SE, pagando apenas a taxa postal e o custo da mídia. Em 2000 surgiu uma pequena confusão entre os usuários, logo desfeita. Foi lançado o Windows 2000, na verdade a versão 5.0 do Windows NT. Usuários desavisados pensavam ser o sucessor do Windows 98. No final do x-4 Hardware Total ano 2000 foi lançado o verdadeiro sucessor do Windows 98, o chamado Windows Millennium Edition, ou simplesmente, Windows ME. Como o Windows 95, Windows 98 e Windows ME são versões do mesmo sistema, é comum chamar os três pela designação Windows 9x. Disco de inicialização Quando um disco rígido está novo, precisa ser particionado e formatado com os programas FDISK e FORMAT. Para isso precisamos de um disquete com o boot do modo MS-DOS, e esses dois programas. Agora precisamos de um disquete capaz de realizar o boot e de dar acesso ao drive de CDROM no modo MS-DOS, para poder executar o programa de instalação do Windows ME. Felizmente existe uma forma fácil de gerar um disquete com tudo isso. Ao comprarmos o Windows ME, recebemos além do CD-ROM, um disquete de inicialização com esses recursos. Podemos ainda gerar um disquete similar, partindo de um computador com o Windows já instalado. Usamos os seguintes comandos: Iniciar / Configurações / Painel de Controle / Adicionar e Remover Programas / Disco de inicialização. Depois que o disco estiver pronto, copie para ele o programa FORMAT.COM, que pode ser encontrado no diretório: C:\WINDOWS\COMMAND Se você estiver usando o disquete de inicialização que acompanha o Windows, não precisa gravar o FORMAT.COM. Aliás, não é muito bom fazer alterações diretas em disquetes originais. Você pode entretanto executar o boot por este disquete. Ele dará acesso ao drive de CD-ROM, e no diretório \WIN9X do CD de instalação do Windows ME, você encontrará o programa FORMAT.COM, necessário para a formatação lógica do disco rígido. O mais importante do disco de inicialização do Windows é que ao executarmos o boot é apresentado um menu, no qual podemos escolher a opção: Iniciar o computador com suporte a CD-ROM No diretório \WIN9X do CD-ROM de instalação do Windows, encontramos os arquivos necessários à instalação, além do programa INSTALAR.EXE, que realiza a instalação propriamente dita. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-5 Cópia do CD-ROM para o disco rígido Podemos fazer a instalação a partir do CD-ROM, mas é recomendável proceder de outra forma, copiando para o disco rígido, o diretório de instalação do Windows. Além da instalação a partir do disco rígido ser mais rápida, não corremos o risco da instalação travar devido a algum problema ou incompatibilidade no drive de CD-ROM. Use então os comandos: C: MD \WIN9X CD \WIN9X COPY E:\WINX Com esses comandos estamos criando no drive C um diretório WIN9X, entrando neste diretório e copiando para o mesmo, o conteúdo do diretório \WIN9X do CD-ROM de instalação (normalmente o drive E). Etapa inicial da instalação Terminada a cópia, usamos os comandos: C: CD\WIN9X INSTALAR /P J O parâmetro “/P J” é necessário para que sejam instaladas corretamente as funções de gerenciamento de energia. Dependendo da placa de CPU, problemas podem ocorrer nessas funções caso este parâmetro não seja usado. Ao usarmos o comando INSTALAR, entrará inicialmente em ação o programa SCANDISK. Ele irá detectar e corrigir erros na estrutura lógica dos discos rígidos, e ao finalizar, apresentará um relatório de erros. A instalação só poderá prosseguir se os eventuais erros forem corrigidos. OBS: Se não quisermos que o SCANDISK seja usado, basta usar o comando INSTALAR /IS. x-6 Hardware Total Figura 21.2 O Scandisk é executado antes da instalação. Terminado o trabalho do SCANDISK, entrará em ação o programa de instalação do Windows. Suas telas são gráficas, e os comandos podem ser executados pelo mouse. É apresentado o quadro onde consta um contrato de licença para uso do software. É preciso marcar a opção Aceitar o contrato e clicar em Avançar. A seguir o programa de instalação perguntará a “chave do produto”, que é um código impresso em uma etiqueta, colada na parte traseira do CD de instalação (product key). É necessário fornecer este número cada vez que o Windows é instalado ou reinstalado. O assistente de instalação pergunta qual é o diretório (ou pasta) onde será feita a instalação. O local default é C:\WINDOWS. Se você quiser, pode escolher aqui outro nome. Finalmente é apresentado um onde temos que dizer o tipo de instalação a ser feita (Típica, Portátil, Compacta ou Personalizada). A instalação Típica é a mais indicada. As outras opções são mais adequadas a computadores portáteis, ou para PCs com pouca quantidade de memória RAM e pouco espaço em disco. Podemos escolher ainda a opção Personalizada (usaremos este no nosso exemplo), que permite escolher um a um, os componentes do Windows a serem instalados. Será mostrado a seguir um quadro para preenchimento do nome do usuário e para o nome da empresa (opcional). No quadro da figura 3 podemos selecionar quais componentes e programas do Windows serão instalados. O quadro tem uma lista de categorias, como Acessórios, Acessabilidade, Catálogo de endereços, Comunicações, Ferramentas de Sistema, Jogos, etc. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-7 Figura 21.3 Seleção dos componentes a serem instalados. Ao clicarmos sobre cada uma dessas categorias, temos acesso a um outro quadro com a lista dos programas da categoria selecionada. Na próxima etapa, é pedida uma identificação do computador para ser usado em rede. O usuário precisa fornecer um nome para o computador, um nome para o Grupo de Trabalho, e uma descrição opcional. Essas informações serão usadas caso o computador seja conectado a uma rede. Por default, o nome do computador é formado a partir do nome do usuário. O grupo de trabalho, por default, é o nome da empresa. Quando não é fornecido nome de empresa, é usado para o grupo de trabalho o nome “WORKGROUP”. Use aqui o mesmo nome já em uso na rede na qual este computador será instalado, caso contrário terá problemas para acessar a rede. Posteriormente este nome pode ser mudado através do quadro de configuração de rede. Figura 21.4 Indicando o idioma. x-8 Hardware Total Será apresentada uma tela para indicação do idioma a ser utilizado (figura 4). As versões internacionais do Windows estão preparadas para reconhecer diversos idiomas. A indicação feita aqui terá influência sobre os formatos de data e hora, representação do ponto decimal, símbolo monetário, etc. A seguir será perguntado o país. Devemos agora informar o tipo de teclado utilizado. Curiosamente o teclado apresentado como default (Português / Brasil padrão) não é o que utilizamos. Encontramos no Brasil dois tipos de teclado. Um deles tem uma tecla “Ç” ao lado da tecla ENTER. Este é o chamado Teclado ABNT2. O outro tipo de teclado comum no Brasil é o modelo americano, que não tem a tecla “Ç”. Este modelo é o chamado Estados Unidos Internacional. Finalmente será perguntado a a zona de tempo (fuso horário). Neste momento o Windows irá gerar um disquete de inicialização, idêntico ao obtido pelo método já ensinado (Painel de Controle / Adicionar e Remover Programas / Disco de Inicialização). Você poderá colocar um disquete para este fim, ou clicar em Cancelar. Se não quiser que o Windows peça para gerar este disquete, use o parâmetro “/IE” no comando INSTALAR. A próxima etapa é a cópia dos arquivos para o diretório C:\Windows do disco rígido. Esta cópia demora alguns minutos. Terminada a cópia dos arquivos para C:\Windows, será pedida a retirada do disquete para que seja feito o boot pelo disco rígido. Depois de realizado o boot, continuará automaticamente o processo de instalação. O Windows irá detectar o hardware presente no computador e instalar todos os drivers. Depois de alguns minutos estará terminada a instalação. Será executado um novo boot e teremos finalmente a conhecida tela do Windows. É preciso instalar os drivers Até aqui vimos a parte fácil da instalação do Windows. Até mesmo usuários principiantes são capazes de fazê-lo. Muitos usuários, ao passarem por problemas nos seus PCs, adotam uma solução válida, mas que não é simples como parece: formatam o disco rígido e instalam o Windows. Todos são capazes de chegar até aqui. Felizmente na maioria dos casos, chegar até aqui é suficiente. Os problemas acontecem quando o Windows não possui drivers apropriados para a placa de CPU e para as placas de expansão. O modem, a placa de som, a placa de rede e outras placas, podem ficar inativos. A placa Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-9 de vídeo pode ficar limitada a operar no modo VGA, com apenas 16 cores e resolução de 640x480. As interfaces IDE podem ficar limitadas a operar em baixa velocidade. Pior ainda, as funções de gerenciamento de recursos de hardware da placa de CPU podem não funcionar, e termos vários conflitos de hardware e travamentos. O barramento AGP pode ficar inoperante, causando anomalias e travamentos no uso de programas que usam gráficos em 3D. As funções de gerenciamento de energia podem ficar mal configuradas, resultando em travamentos no desligamento do Windows e com problemas nos modos de economia de energia. Use o Gerenciador de Dispositivos (Iniciar / Configurações / Painel de Controle / Sistema / Gerenciador de Dispositivos) e verifique se existem dispositivos com pontos de interrogação ou exclamação. Na figura 5 vemos que existem vários dispositivos nesta situação. Além disso a placa de vídeo está operando no modo VGA, bem aquém das suas capacidades. Figura 21.5 O Windows está instalado mas o trabalho ainda não acabou. Para que tudo funcione corretamente é preciso tomar duas providências: 1) Instalar os drivers da placa de CPU 2) Instalar os drivers dos dispositivos marcados com “?” ou “!” Veremos essas configurações nas duas sessões seguintes. Instalação dos drivers da placa de CPU x-10 Hardware Total Para controlar corretamente os dispositivos de hardware de um PC, o Windows precisa antes de mais nada controlar corretamente o chipset da placa de CPU. Estão aqui incluídas as seguintes funções:     Controle do barramento AGP Controle das interfaces IDE em modo Ultra DMA Controle do gerenciamento de energia Controle dos recursos Plug and Play Quanto mais nova é uma versão do Windows, maiores serão as chances de possuir drivers apropriados para o chipset da placa de CPU. Infelizmente quando uma placa de CPU é recém lançada, são grandes as chances dos drivers que acompanham o Windows não serem adequados. Ao instalar, por exemplo, o Windows ME (set/2000) em PC cuja placa de CPU foi criada em 1999, provavelmente o Windows terá os drivers apropriados para a placa. Se instalarmos o mesmo Windows ME em um computador com uma placa desenvolvida em 2001, provavelmente os drivers do Windows não servirão. A grande dificuldade aqui é que esta inadequação de drivers não traz sintomas aparentes. Tudo pode estar correto no Gerenciador de Dispositivos, mas ocorrerem problemas nos modos gráficos 3D, lentidão no disco rígido, conflitos de hardware e problemas no gerenciamento de energia. Para isso temos que instalar os drivers da placa de CPU. Eles são encontrados no CD-ROM que acompanha a placa de CPU, mas devemos usar preferencialmente a versão mais recente, encontrada no site do fabricante da placa de CPU ou do chipset. Figura 21.6 Programa de instalação dos drivers de uma placa de CPU. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-11 A figura 6 mostra um exemplo de programa de instalação dos drivers de uma placa de CPU. Muitas vezes esses programas podem ser usados não somente para instalar os drivers do chipset, mas também para drivers de áudio e utilitários. Neste exemplo, os drivers do chipset são os chamados de “Via 4 in 1 drivers”. Se os drivers que acompanham a placa de CPU estiverem desatualizados, pode ser necessário buscar a versão mais nova na Internet. Comece procurando o site do fabricante da placa de CPU. O endereço está indicado no manual da placa de CPU. Tome cuidado, pois os fabricantes de primeira linha têm sites na Internet, mas muitos fabricantes de segunda e terceira linha não têm. Ao comprar uma placa de CPU muito barata, você corre o risco de ficar “no mato sem cachorro” se precisar de qualquer tipo de suporte do fabricante. Pior ainda é quando o usuário nem mesmo consegue identificar a marca da placa de CPU. Uma solução para o problema é usar o programa CTBIOS (em www.laercio.com.br e www.wimsbios.com), que faz esta identificação e indica o endereço do site do fabricante. Se não conseguirmos encontrar o site do fabricante da placa de CPU, podemos recorrer ao fabricante do chipset. Os principais fabricantes são: Intel VIA ALI SiS Nvidia www.intel.com www.via.com.tw www.ali.com.tw www.sis.com.tw www.nvidia.com Bastante prático é o utilitário de instalação de drivers para os chipsets VIA Technologies. Os drivers mais recentes estão atualizados para todas as versões do Windows, e aplicam-se a todos os chipsets da VIA. São os chamados “Drivers 4 em 1”. Ao ser executado, o programa de instalação checa quais dos drivers são necessários. O menu de instalação poderá apresentar 4, 3, 2, 1 ou nenhum driver a ser instalado, dependendo da adequação ou não dos drivers já instalados. Instalação dos drivers das placas de expansão Dependendo das placas de expansão e interfaces instaladas, algumas delas poderão estar totalmente operacionais logo após a instalação do Windows, e outras delas poderão estar com falta de drivers. No computador usado no nosso exemplo, instalamos as seguintes placas de expansão: x-12 Hardware Total     Placa de vídeo Voodoo 3 3000 AGP Placa de rede D-Link 530TX Placa Sound Blaster Live Placa de modem Motorola SM56 PCI O gerenciador de dispositivos ficou com o aspecto mostrado na figura 7. Figura 21.7 Alguns dispositivos estão funcionais, outros não. Dessas placas, a única que o Windows configurou e instalou drivers apropriados foi a placa de rede D-Link 530TX, como vemos na figura 7. As outras placas foram instaladas com os seguintes problemas:    A placa de vídeo consta apenas como VGA O modem consta como “PCI Communication Device”, está com “?” A placa de som (“PCI Multimedia Áudio Device”) está com “?” O dispositivo “PCI Input Controller” nada mais é que a interface de joystick existente na placa de som, que também está sem drivers instalados. Ajustando o monitor Antes de instalar os drivers da placa de vídeo, é importante declarar corretamente a marca e o modelo do monitor. Isto permitirá que a placa de vídeo possa ser ajustada da melhor forma possível para as capacidades do monitor usado. Os monitores modernos são PnP. São detectados durante a instalação do Windows e não precisamos fazer configurações adicionais. Já os monitores antigos podem ser apresentados como “Monitor desconhecido” ou “Monitor padrão”. Se o monitor estiver declarado desta forma, a imagem Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-13 poderá perder o sincronismo quando os drivers da placa de vídeo forem instalados. Para declarar a marca e o modelo do monitor, usamos Painel de Controle / Vídeo / Configurações / Avançadas e selecionamos a guia Monitor. Usamos o botão Alterar e será apresentada uma lista de marcas e modelos, como a que vemos na figura 8. Depois desta indicação podemos passar à instalação dos drivers da placa de vídeo. Figura 21.8 Indicando a marca e o modelo do monitor. Instalando os drivers da placa de vídeo Esses drivers são obtidos no CD-ROM que acompanha a placa de vídeo, mas devemos dar preferência ao uso da versão mais recente, encontrada no site do fabricante da placa de vídeo. Existem duas formas de instalar drivers no Windows. O primeiro é o método geral, partindo do Gerenciador de Dispositivos e usando o comando Atualizar Driver. Muitos fabricantes utilizam este método padrão, que será apresentado mais adiante neste capítulo. O outro método é de utilização mais simples e consiste em executar um programa de instalação. Vejamos o exemplo da placa Voodoo 3 3000. O programa faz a instalação dos drivers e utilitários da placa de vídeo, e a seguir reiniciará o computador. O quadro de propriedades da placa de vídeo (Painel de Controle / Vídeo / Configurações / Avançadas) passará a contar com 4 novas guias:     3DFx Advanced Features 3DFx Color 3DFx Info 3DFx TV A figura 9 mostra a guia 3DFx Advanced Features. Aqui podemos alterar opções de funcionamento da placa nos modos 3D. Existem ajustes x-14 Hardware Total individuais para a API Direct3D e outro para as APIs OpenGL e Glide. Normalmente não é necessário alterar as configurações usadas como padrão, mas podemos fazer aqui pequenas alterações para combinar melhor o desempenho e a qualidade de imagem. A guia 3DFx Color permite calibrar as cores para que apareçam mais vivas no monitor. A maioria das placas de vídeo possui esses ajustes. Figura 21.9 Ajustes de desempenho e qualidade. Quando instalamos os drivers de uma placa de vídeo, é normalmente selecionado um modo gráfico com resolução de 640x480, com 8 ou 16 bits por pixel. Podemos usar o quadro de configurações de vídeo para escolher uma resolução e um número de cores adequado, como 1024x768, com 32 bits por pixel. Outra providência importante é escolher a melhor taxa de atualização (refresh rate) para o monitor, em função da resolução utilizada. Para isso usamos o botão Avançadas no quadro de configurações de vídeo e a seguir selecionamos a guia Adaptador (figura 10). Programamos agora o item Taxa de atualização. O ideal é utilizar o maior valor possível, entretanto valores superiores a 75 Hz não trazem melhoramento visual. Muito pelo contrário, podem piorar a nitidez da imagem. Usamos então valores próximos a 75 Hz. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-15 Figura 21.10 Definindo a taxa de atualização do monitor. DirectX O Windows vem sempre acompanhado de uma versão relativamente recente do DirectX. O mesmo ocorre com a placa de vídeo. Mesmo assim, nem sempre essas versões são as mais atualizadas. A melhor coisa a fazer é obter a versão mais nova do DirectX, em www.microsoft.com/directx/. Para checar a versão do DirectX instalada em um PC, use Iniciar / Executar / DXDIAG.EXE. Na guia Sistema do DXDIAG, está indicada, além de outras informações, a versão do DirectX. A guia Exibir é usada para testar as funções de vídeo: DirectDraw (para gráficos 2D), Direct3D (para gráficos 3D) e Textura AGP. O teste de textura AGP é muito importante. Ele checa um dos mais importantes recursos do barramento AGP, que é de manter texturas na memória da placa de CPU e buscar automaticamente essas texturas para aplicar sobre os polígonos que formam as imagens em 3D. x-16 Hardware Total Figura 21.11 Testes do DirectDraw e Direct3D. Na figura 12 vemos os testes do Direct3D e da textura AGP. Ambos mostram cubos girando. O teste do Direct3D é feito em duas etapas, a primeira usando software, sem utilizar os recursos 3D da placa, e a segunda utilizando aceleração 3D por hardware. O teste de textura AGP mostra também um cubo girando, mas cada face possui a imagem de um logotipo do DirectX. Figura 21.12 Teste de textura AGP. Tão importante quanto montar um computador é realizar os testes com todos os seus componentes de hardware, como é o caso do teste da placa de vídeo em modo 3D feito pelo DXDIAG. É comum por exemplo o caso do esquecimento da instalação do AGP Miniport Driver, o que causa anomalias nas imagens em modo 3D. Este esquecimento seria detectado se fossem realizados os testes com o DXDIAG. Drivers da placa de som Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-17 Assim como ocorre com muitos dispositivos de hardware, o Windows poderá instalar automaticamente os drivers da placa de som, mas dependendo do modelo, poderá não ter os drivers apropriados. Neste caso temos que usar os drivers fornecidos pelo fabricante. Placas de som avulsas são fornecidas com um CD-ROM contendo os drivers apropriados, além de alguns utilitários de som. Placas de CPU com som onboard são acompanhadas de um CD-ROM contendo diversos drivers, inclusive os de som. Se a placa de som constar no Gerenciador de Dispositivos com um símbolo “?”, significa que os drivers não puderam ser instalados. Na figura 7 a placa de som aparece como “PCI Multimedia Audio Device” e “PCI Input Controller”. Os chamados “Audio Devices” são dois componentes de áudio da placa de som: o responsável pela digitalização e reprodução de sons digitais (sons WAVE) e o responsável pela geração de sons de instrumentos musicais (MIDI). O item indicado como “PCI Input Controller” é a interface para joystick existente na placa de som. O método “padrão Windows” para instalar um driver é clicar no item problemático (que está sem driver) no Gerenciador de Dispositivos, selecionar a guia Driver e clicar no botão “Atualizar Driver”. Figura 21.13 Para encontrar o driver de um dispositivo de hardware. Será apresentado o quadro da figura 13, que é o assistente para atualização de driver. Ao usarmos a opção “Procurar automaticamente por um driver melhor”, será feita uma busca no drive de disquetes e no drive de CD-ROM (devemos antes fornecer o CD-ROM que acompanha a placa). Serão encontrados os drivers compatíveis com o dispositivo que está sendo instalado. Caso seja encontrado mais de um driver, podemos escolher um. O ideal é escolher o mais recente. Na figura 13 encontramos ainda a opção Especificar o local do driver. Este método é útil quando o driver não está em disquete nem em CD-ROM. É o x-18 Hardware Total caso de quando obtemos o driver pela Internet e o descompactamos em um diretório. Devemos então usar a segunda opção e indicar o diretório onde estão os drivers. Este é o método padrão para instalar drivers, mas muitos fabricantes optam por um processo mais simples para o usuário, que é usar um programa de instalação. Figura 21.14 Drivers da placa de som já instalados. Terminada a instalação dos drivers, a placa de som passará a constar no Gerenciador de Dispositivos em Controladores de Som, vídeo e jogo, como mostra a figura 14. No nosso exemplo estamos usando uma placa Sound Blaster Live, e seus drivers adicionam dispositivos em uma outra área, chamada “Creative Miscellaneous Devices”. Entre os dispositivos instalados vemos a interface para joystick (Creative Gameport Joystick) e a emulação de Sound Blaster 16 para o modo MS-DOS (Creative SB16 Emulation). Este recurso faz com que a placa de som possa ser usada nos jogos para MSDOS, como se fosse uma Sound Blaster 16. Nem todas as placas de som apresentam este recurso. A maioria delas funcionam apenas no Windows e ficam desativadas no modo MS-DOS. Depois de instalar a placa de som, convém realizar três tipos de testes: reprodução WAV, reprodução MIDI e CDs de áudio. Podemos usar por exemplo o programa Gravador de Som e abrir um dos arquivos WAV encontrados em C:\Windows\Media para fazer o teste de reprodução. Podemos ainda utilizar o Windows Media Player para abrir e reproduzir Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-19 arquivos WAV e MIDI. Devemos ainda colocar no drive de CD-ROM, um CD de áudio para testar a sua funcionalidade. Terminados os testes básicos com a placa de som, devemos instalar os utilitários que a acompanham. Normalmente são fornecidos programas de demonstração, programas para composição e edição de sons, conversores e reprodutores MP3, programas de configuração do alto falante, etc. Muitas placas de som são quadrifônicas, permitindo ligar 4 alto-falantes (2 dianteiros e 2 traseiros). Se for o caso, será preciso informar ao Windows para utilizar os 4 alto-falantes. A configuração de alto-falantes é feita pelo Painel de Controle, comando Sons e Multimídia. Selecionamos a guia Áudio e no campo Reprodução clicamos em Avançada. Será apresentado o quadro da figura 15, onde selecionamos a guia Alto-falantes, e podemos escolher a configuração adequada. Neste exemplo usamos alto falantes quadrifônicos. Figura 21.15 Configuração dos alto falantes. Configurando o modem e a placa de rede Devemos instalar os drivers desses dois dispositivos. A instalação dos drivers segue o mesmo padrão já exemplificado para as placas de som. Podemos usar os drivers padrão Windows, ou então os drivers fornecidos pelo fabricante. A configuração do modem consiste em alguns ajustes feitos pelo Painel de Controle e pelo Gerenciador de Dispositivos. A seguir temos que testar o modem, e podemos finalmente ter acesso à Internet e utilizar as funções de Fax. Deixamos esses ensinamentos para o capítulo 28, dedicado aos modems. x-20 Hardware Total A placa de rede também requer configurações posteriores à instalação dos seus drivers. Consulte o capítulo 33 para fazer essas configurações e testes. Drivers WDM Até 1998 os fabricantes de hardware tinham muito trabalho com drivers. Precisavam fornecer drivers para o Windows 3.x, que ainda era muito utilizado, além de drivers para Windows 95 e para Windows NT. Desta forma seus produtos poderiam funcionar em praticamente qualquer computador. Deixando de lado o velho Windows 3.x, havia ainda o problema de produzir drivers diferentes para Windows 9x e para Windows NT. Esses drivers eram completamente diferentes. Praticamente todos os produtos tinham drivers para Windows 95, mas nem todos tinham drivers para Windows NT. Era comum um usuário de Windows NT comprar, por exemplo, uma placa de som, e durante a instalação fazer a triste constatação de que a placa não possui drivers para o Windows NT. Este problema foi quase totalmente resolvido a partir do lançamento do Windows 98, com a adoção dos drivers WDM (Windows Driver Model). São drivers universais que operam tanto sob o Windows 9x como sob o Windows NT. Desta forma os fabricantes de hardware puderam passara a produzir um único driver para ambos os sistemas. Usuários do Windows NT passaram a ter maior disponibilidade de produtos de hardware. Alguns fabricantes ainda oferecem versões diferentes, mas o trabalho é bem menor, já que um único driver é desenvolvido, e nas etapas finais são feitos pequenos ajustes complementares para cada sistema. Ajustes de desempenho Certos ajustes na configuração do Windows, relacionados ao desempenho, precisam ser feitos manualmente. O mais importante deles é a habilitação da transferêcia de dados do disco rígido em modo Ultra DMA. Se este ajuste não for feito, o disco rígido ficará limitado ao PIO Mode 4, resultando em uma taxa de transferência externa de apenas 16,6 MB/s. Discos rígidos modernos, quando configurados corretamente, operam em modos ATA-33, ATA-66 e ATA-100, com taxas de transferência externas de 33 MB/s, 66 MB/s e 100 MB/s, respectivamente. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-21 Figura 21.16 Habilitando o Ultra DMA. A figura 16 mostra como habilitar a operação em Ultra DMA. Feita esta configuração, será usada a maior taxa de transferêcia externa possível, desde que compatível com o disco rígido e com o chipset. Partindo do Gerenciador de Dispositivos, aplicamos um clique duplo no item Generic IDE DISK. No quadro de propriedades apresentado selecionamos a guia Configurações e marcamos a opção DMA. Note que o mesmo ajuste também pode ser feito no drive de CD-ROM. O computador será reinicializado para que as alterações façam efeito. Figura 21.17 Medindo o desempenho do disco rígido com o programa HD Tach. A figura 17 mostra a medida do desempenho de um disco rígido feita com o programa HD Tach. Este programa pode ser obtido em versão DEMO, no x-22 Hardware Total site www.tcdlabs.com. Usamos no teste um disco rígido e uma placa de CPU compatíveis com o modo ATA-66. Deixamos inicialmente o Ultra DMA desabilitado, e os resultados foram bastante fracos. A taxa de transferência efetiva ficou em torno de 7,5 MB/s (combinando a taxa de transferência interna e a externa). A taxa de transferência externa foi de apenas 7.6 MB/s. Este disco está operando em PIO Mode 4, no qual a taxa máxima teórica é de 16,6 MB/s. Figura 21.18 Medida de desempenho com o Ultra DMA habilitado. Na figura 18 vemos a mesma medida de desempenho, mas desta vez com o modo Ultra DMA habilitado. A taxa de transferência efetiva ficou em torno de 22 MB/s, e a externa aumentou para 48 MB/s. Além da taxa efetiva ter ficado 3 vezes maior, tivemos uma substancial redução na taxa de utilização da CPU, também medida por este programa. Operando em PIO Mode 4, a taxa de ocupação da CPU era 97,1%. Isto significa que durante transferências do disco, o processador fica com apenas 2,9% do tempo livre para executar outras tarefas. Com o Ultra DMA, a taxa de ocupação do processador foi de apenas 4,3%, o que significa que o processador tem 95,7% do tempo livre para executar outras tarefas durante as transferências do disco. Como sabemos, esta é uma das grandes vantagens do Ultra DMA, deixar o processador menos ocupado, fazendo com que aplicações com intenso acesso a disco não tornem o PC lento para aplicações que exigem mais processamento. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-23 Figura 21.19 Ajustando o sistema de arquivos para melhor aproveitamento da memória. Uma outra providência importante para ter um melhor desempenho é ajustar o sistema de arquivos de forma que a memória disponível seja utilizada como cache de disco. Para fazer este ajuste, use o comando Sistema no Painel de Controle e selecione a guia Desempenho. Clique em Sistema de arquivos e Disco rígido. O quadro terá o aspecto mostrado na figura 19. O campo “Função deste computador” deve ser programado como Servidor de rede. Não significa que o PC será usado como servidor, e sim que uma maior área de memória será usada para a memorização de localizações de arquivos e diretórios, tornando a cache de disco do Windows mais eficiente. Devemos também colocar no valor máximo o controle de otimização de leitura antecipada, como mostra a figura 19. Gerenciamento de energia Para fazer uso das funções de gerenciamento de energia do Windows, é necessário que os drivers do chipset estejam instalados. Nem sempre os drivers de chipset que são incluídos no Windows funcionam corretamente. É preciso instalar a versão mais nova dos drivers do chipset, fornecida no CDROM que acompanha a placa de CPU, ou melhor ainda, disponível no site do fabricante desta placa. Também é preciso que as placas de expansão utilizadas (som, vídeo, modem, etc.) tenha os drivers mais recentes. Drivers mais antigos podem não ser totalmente compatíveis com as funções de gerenciamento de energia, sobretudo a hibernação. Modo de hibernação Apenas com o lançamento do Windows Millenium e com a disponibilidade de placas de CPU 100% compatíveis, finalmente podemos utilizar o modo de Hibernação, no qual o computador é totalmente desligado, e o retorno ao Windows é feito em pouco mais de 10 segundos. O quadro de desligamento x-24 Hardware Total (Iniciar / Desligar) aparece com 4 opções: Desligar, Reiniciar, Modo de espera e Hibernar. Figura 21.20 Quadro de desligamento. No modo de hibernação, o conteúdo da memória RAM é totalmente transferido para o disco rígido e o computador é desligado. O computador fica então totalmente desligado, consumindo ZERO de energia elétrica. Pode ser até mesmo desconectado da rede elétrica. Ao ligarmos novamente o computador, ao invés de ser realizado um boot, o BIOS faz a leitura do arquivo de hibernação, tranfere o seu conteúdo para a memóira e retorna ao Windows. O processo completo é muito mais rápido que o boot. Modo de espera Neste modo, a maioria dos circuitos do computador é desligado. O conteúdo da memória é mantido e o processador permanece paralisado, porém ligado. O monitor e o disco rígido são desligados. Ao pressionarmos uma tecla ou movermos o mouse, o sistema volta a ficar ativo, o que demora muito pouco, em torno de 5 segundos. Neste modo, o PC precisa permanecer ligado à rede elétrica, já que é preciso de uma pequena corrente elétrica para manter a memória, o processador e outros componentes da placa mãe em Stand by. Configurado o gerenciamento de energia Para confirmar se o suporte à hibernação está ativo, podemos simplesmente checar se este comando está presente em Iniciar / Desligar. Podemos ainda checar o quadro de propriedades de Opções de energia. Este quadro pode ser obtido de duas formas: a) Painel de Controle / Opções de energia b) Propriedades de vídeo / Proteção de tela / Configurações dos recursos de economia de energia do monitor (figura 21). Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-25 Figura 21.21 Para ter acesso às configurações de energia. Neste quadro obtido teremos além das guias Esquemas de energia e Avançado, a guia Hibernar (figura 22). A opção Ativar o suporte à hibernação deverá estar marcada. Figura 21.22 Quadro de configurações de energia. O computador pode entrar em modo de espera e em hibernação de forma automática, basta marcar os tempos necessários no quadro de opções de energia, na guia Esquemas de energia (figura 23). Marque o tempo de inatividade a partir do qual o computador entrará em estado de espera (no nosso exemplo, usamos 20 minutos). Marque também o tempo de inatividade a partir do qual o sistema vai hibernar. No nosso exemplo, usamos uma hora. x-26 Hardware Total Figura 21.23 Configurando o tempo para o computador entrar em espera e em hibernação. Assim que terminar o período de inatividade, será apresentado rapidamente um quadro avisando que o computador está prestes a entrar em estado de espera. Se o teclado ou mouse forem movidos, o computador voltará a ficar ativo. Se permanecer mais tempo em inatividade (no nosso exemplo, mais 40 minutos, o que falta para completar 1 hora para a hibernação), o sistema irá hibernar. Devemos configurar também os botões do gabinete disponíveis para controlar a energia do computador. Sempre deveremos ter presentes em qualquer PC, botões para Reset e Soft OFF (o Windows salva tudo e desliga o computador). Se não existirem mais botões disponíveis, os estados de espera e hibernação deverão ser comandados pelo comando Iniciar / Desligar. Entretanto existem muitos teclados equipados com botões Power, Sleep e Wake. Neste caso podemos usar o botão Power do teclado para desligar o computador, e o botão Power do gabinete para ativar a hibernação. Resumindo, os botões que podemos ter à nossa disposição são os seguintes: Reset no gabinete Power no gabinete Power no teclado Sleep no teclado Não pode ser reconfigurado. Deve ser usado exclusivamente para resetar o PC. Pode ser configurado através do quadro de opções de energia para: Desligar (e ligar) Hibernar (e sair da hibernação) Entrar em estado de espera (e retornar da espera). Esta tecla é automaticamente reconhecida pelo Windows ME. Não pode ser reconfigurada. É usada apenas para desligar o computador. Para ligá-lo novamente, usar o botão Power do gabinete. Algumas placas de CPU permitem manter o teclado energizado mesmo com o PC desligado para poder ligar o computador por este botão. Coloca o computador em estado de espera. Não pode ser reconfigurado. O Windows ME o reconhece automaticamente. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx Wake no teclado x-27 Faz o computador retornar do estado de espera. Não pode ser reconfigurado. O Windows ME o reconhece automaticamente. É redundante, pois para retornar, basta pressionar qualquer tecla ou mover o mouse. A figura 24 mostra como programar o funcionamento dos botões ligar/desligar e espera. Este botão de espera está presente em alguns gabinetes. Figura 21.24 Configurando os botões de energia. Partindo do princípio de que sempre deve existir um botão para desligar (Soft OFF) o computador, sugerimos que sejam usadas as seguintes configurações: a) Quando o teclado não tem botões de energia e o gabinete possui apenas o botão POWER: Botão Power do gabinete: use para desligar / ligar o computador. Configure no quadro da figura 24, o item: Quando eu pressionar o botão para ligar/desligar o meu computador: Desligar. Neste caso os modos de espera e hibernação poderão ser ativados apenas pelo menu Iniciar / Desligar. b) Quando o teclado não tem botões de energia e o gabinete possui botões POWER e ESPERA: Botão Power do gabinete: use para desligar / ligar o computador Configure no quadro acima, o item: Quando eu pressionar o botão para ligar/desligar o meu computador: Desligar Botão Espera do gabinete: use para colocar o computador em estado de espera. x-28 Hardware Total Configure no quadro acima, o item: Quando eu pressionar o botão para adormercer o meu computador: Espera Neste caso o modo de hibernação poderá ser comandado apenas pelo comando Iniciar / Desligar. c) Quando o gabinete não possui botão ESPERA mas o teclado tem os 3 botões de energia: Use o botão POWER do teclado para desligar o computador (ligará novamente com o POWER do gabinete). Use o botão SLEEEP do teclado para colocar o computador em estado de espera. Use o botão Power do gabinete para colocar o PC em hibernação (voltará com o Power do gabinete). Quanto aos botões POWER e SLEEP do teclado, não precisa configurar nada, são automáticos. Para configurar o botão Power do gabinete para ser usado na hibernação, escolha no quadro da figura 24, a opção: Quando eu pressionar o botão para ligar/desligar o meu computador: Hibernar d) Quando o gabiente possui botão ESPERA e o teclado possui os 3 botões de energia: Sugerimos usar os botões da seguinte forma: Power do teclado: DESLIGAR Sleep do teclado: ESPERA Power do gabinete: DESLIGAR Espera do gabinete: HIBERNAR Se quiser comprar um teclado com botões de energia (Power, Sleep e Wake), evite aqueles nos quais esses botões são iguais às demais teclas. A desvantagem deste tipo de teclado é que muito facilmente podemos esbarrar na tecla Power e desligar o computador. O ideal é que as teclas de energia sejam de pressão mais forte e em baixo relevo. A figura 25 mostra ambas as opções. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-29 Figura 21.25 Botões de energia do teclado. Acentuação Acentuação correta no teclado, no vídeo e na impressora já foi uma coisa difícil, e muitas vezes até impossível de conseguir. Finalmente com o Windows o uso de acentos e caracteres de línguas que não sejam a inglesa tornou-se possível. A acentuação na tela e na impressora são automáticas no Windows, desde que sejam usadas fontes de caracteres internacionais. A maioria das fontes do Windows recai neste caso. Uma fonte internacional tem os caracteres acentuados e outros caracteres especiais como o “Ç”. Entretanto tome cuidado, pois ainda existem fontes do Windows que não possuem esses caracteres. Acentuação no Windows O Windows só dá algum trabalho na acentuação em relação ao teclado. Para que a acentuação seja correta é preciso definir o idioma e o layout do teclado. Essas informações são fornecidas durante a instalação do Windows, mas muitos esquecem de fazê-lo, e como resultado, o teclado pode não acentuar corretamente. x-30 Hardware Total Figura 21.26 Configurando a acentuação do teclado no Windows. Para que o teclado funcione corretamente sob o Windows, use o comando Teclado no Painel de Controle e selecione a guia Idioma (figura 26). Deverá constar o idioma Português-brasileiro, como mostra a figura. Se não constar, use o botão Adicionar. A outra configuração que devemos fazer neste quadro é a do layout do teclado. Para isso usamos o botão Propriedades. Será apresentado um pequeno quadro no qual podemos selecionar o layout do teclado. Os teclados existentes no Brasil recaem em duas categorias: 1) Estados Unidos – Interncional: Este é o teclado mais comum. É aquele que não possui a tecla “Ç”. 2) Português – Brasil ABNT2: Este é o teclado que possui uma tecla “Ç”, ao lado da tecla ENTER. Feitas essas configurações, o Windows irá acentuar normalmente. Acentuação no MS-DOS do Windows 9x Quando fazemos a instalação do Windows 95 ou 98, são criados automaticamente arquivos CONFIG.SYS e AUTOEXEC.BAT com os seguintes comandos: No CONFIG.SYS: device=c:\windows\command\display.sys com=(ega,,1) country=055,850,c:\windows\command\country.sys Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-31 No AUTOEXEC.BAT: mode con codepage prepare=((850) c:\windows\command\ega.cpi) mode com codepage select=850 keyb br,,c:\windows\command\keyboard.sys Esses comandos funcionam com o teclado de layout “Estados Unidos – Internacional” (sem “Ç”). Já a configuração do teclado ABNT consite em alterar a linha do KEYB no AUTOEXEC.BAT para: KEYB BR,,C:\WINDOWS\COMMAND\KEYBRD2.SYS /ID:275 O KEYBOARD.SYS não dá suporte ao funcionamento do teclado ABNT, por isso é preciso usar o driver alternativo KEYBRD2.SYS. O misterioso código a ser usado é o 275. Quando esses comandos são usados corretamente no CONFIG.SYS e no AUTOEXEC.BAT, a acentuação do teclado funcionará tanto no modo MSDOS quanto no Prompt do MS-DOS sob o Windows. Acentuação no MS-DOS do Windows ME O Windows ME desprestigiou o uso de programas para MS-DOS. Muitos dizem: já vai tarde. Vários outros usuários entretanto precisam utilizar programas antigos que operam sob o MS-DOS. Um dos problemas desses usuários é o uso da acentuação pelo teclado, tanto nos de layout padrão internacional como nos de versão brasileira (ABNT2). Mesmo utilizando as configurações regionais do Windows ME em português, não é feita a configuração automática para o teclado nas janelas do MS-DOS. A primeira coisa a fazer é configurar o teclado para o ambiente Windows. Para que o teclado funcione corretamente no ambiente Windows, utilize a configuração de idioma e layout no Painel de Controle, como já mostramos. O problema é o funcionamento do teclado no MS-DOS. Você pode utilizar o método de configuração do teclado no DOS, já mostrado para o Windows 95 e 98. Este método funcionará quando realizarmos um boot através de um disquete, desde que os arquivos CONFIG.SYS e AUTOEXEC.BAT sejam configurados corretamente. A configuração pode ser feita tanto para o teclado comum (Estados Unidos – Interncional) quanto para o teclado ABNT, já que os arquivos KEYBORAD.SYS e KEYBRD2.SYS continuam no mesmo lugar. O problema é o KEYB.COM, necessário ao funcionamento do teclado. Este programa não é instalado com o Windows, e não está no diretório C:\Windows\Command, como ocorre nas versões anteriores do Windows. O KEYB.COM pode ser encontrado no disquete de inicialização que acompanha o Windows ME. Basta copiá-lo então para o diretório x-32 Hardware Total C:\Windows\Command e os comandos que já apresentamos funcionarão quando for realizado um boot por disquete. Um pouco diferente é a configuração do teclado para o Prompt do MS-DOS sob o Windows. Existe um método recomendado pela Microsoft que consiste em criar um arquivo C:\WINDOWS\TECLADO.BAT com o seguinte conteúdo: a) Para teclados com layout Estados Unidos – Internacional: mode con codepage prepare=((850) C:\WINDOWS\COMMAND\ega.cpi) mode con codepage select=850 c:\windows\command\keyb br,,C:\WINDOWS\COMMAND\keyboard.sys > NULL b) Para teclados com layout ABNT mode con codepage prepare=((850) C:\WINDOWS\COMMAND\ega.cpi) mode con codepage select=850 c:\windows\command\keyb br,,C:\WINDOWS\COMMAND\KRYBRD2.SYS /ID:275 > NULL Figura 21.27 Propriedades do MS-DOS. Altere as propriedades do Prompt do MS-DOS para que o arquivo TECLADO.BAT seja executado no início do Prompt. Para isso, clique no ícone do MS-DOS com o botão direito do mouse e no menu escolha a opção Propriedades. Selecione a guia Programa e no campo Arquivo de lote use C:\WINDOWS\TECLADO.BAT, como mostra a figura 27. A partir daí o teclado funcionará corretamente no Prompt do MS-DOS sob o Windows. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-33 Existe um outro método para fazer esta configuração que dispensa a criação do arquivo TECLADO.BAT e não requer o programa KEYB.COM. Consiste em usar o programa MSCONFIG (Iniciar / Executar / MSCONFIG) e selecionar a guia Internacional (figura 28). Figura 21.28 Configurações internacionais no MSCONFIG. Selecione o idioma Português-Brasileiro e o quadro aparecerá com todos os seus campos corretamente preenchidos. Essas configurações são válidas para o teclado Estados Unidos – Internacional. Para o teclado ABNT, basta usar o arquivo KEYBRD2.SYS ao invés do KEYBOARD.SYS e preencher com 275 o campo de Layout do teclado. Instalação do Windows 2000 O Windows 2000 corresponde à versão 5.0 do Windows NT, e seu visual é bastante parecido com o do Windows 98 e Windows ME. Seu processo de instalação é ligeiramente diferente. Uma das várias diferenças é o seu sistema de arquivos. O Windows 9x (95, 98 e ME) utiliza o sistema FAT (File Allocation Table, ou Tabela de Alocação de Arquivos). O método usado pelo Windows 2000 é completamente diferente, e é chamado de NTFS (NT File System). O Windows 2000 pode ainda trabalhar em discos com FAT32. A eficiência da FAT32 é menor que a do NTFS, mas usar FAT32 torna possível acessar arquivos de forma simultânea pelo Windows ME e pelo Windows 2000. Quando mostramos o particionamento e a formatação do disco rígido, usamos os programas FDISK e FORMAT, que resultam na FAT32. Deixar o x-34 Hardware Total disco inicialmente com FAT32 é uma boa idéia se quisermos executar programas de diagnóstico para checagem do disco rígido. Esses programas normalmente operam no modo MS-DOS com FAT16 ou FAT32. Seja como for, durante a instalação do Windows 2000 podemos optar por deixar o disco formatado com FAT32 ou fazer a sua conversão para NTFS. Se não quisermos usar os programas FDISK e FORMAT, podemos deixar o disco rígido sem partição alguma. O programa de instalação do Windows 2000 irá criar partições do NTFS. Preparação do disco rígido A forma mais simples de instalar o Windows 2000 é executar um boot com o seu CD-ROM de instalação. Todas as placas de CPU modernas permitem executar o boot por um CD-ROM. Basta indicar no Advanced CMOS Setup, a seqüência de boot apropriada, por exemplo A: CD-ROM C: fará com que o boot pelo CD-ROM tenha preferência sobre o boot pelo disco rígido. Figura 21.29 Programa de instalação do Windows 2000. Ao executarmos o boot com o CD de instalação, entrará em ação o programa mostrado na figura 29. Este programa não fará a instalação propriamente dita, apenas dará início a ela. Ele vai preparar o disco rígido, copiará para ele os arquivos de instalação e executará um boot, que desta vez deverá ser com o disco rígido, para que o processo de instalação continue. Inicialmente será apresentado um contrato de licença do uso do software. Temos que concordar com este contrato para prosseguir com a instalação, teclando F8. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-35 Figura 21.30 Indicando a partição a ser usada. A próxima tela (figura 30) pode assumir diferentes aspectos, dependendo das partições existentes no disco rígido. Com ela podemos:    Deletar partições Criar partições FAT32 e NTFS Indicar a instalação para uma área ainda não particionada Podemos até mesmo utilizar o recurso Dual Boot. Se o disco rígido tiver uma partição primária com o Windows ME já instalado, e um espaço livre descontando a partição primária, podemos utilizar este espaço para criar uma partição para instalar o Windows 2000. Ao ligarmos o computador será apresentado um gerenciador de boot com o qual podemos escolher entre o Windows ME e o Windows 2000. No nosso exemplo usaremos o caso mais simples. Nosso disco rígido está inteiramente formatado com FAT32. Faremos a instalação nesta partição única, mas usaremos a conversão para NTFS. Figura 21.31 Indicando como a partição deve ser usada. Na tela da figura 31 indicamos como deve ser tratada a partição na qual o Windows 2000 vai ser instalado. Estamos usando uma partição com FAT32 e faremos a conversão para NTFS. Será apresentada uma tela onde temos que x-36 Hardware Total confirmar a conversão para NTFS. Isto tornará os dados desta partição inacessíveis a sistemas que operam com FAT32, como Windows 9x e MSDOS. Teclamos “C” para confirmar a conversão. Será dado início à cópia dos arquivos do CD-ROM para o disco rígido. Note que neste momento ainda não existe conversão para FAT32. Ela só será feita depois que o próximo boot for realizado. Terminada a cópia dos arquivos, retiramos o CD-ROM e executamos um boot pelo disco rígido. O processo de instalação No início do próximo boot, entrará em ação uma forma gráfica do programa de instalação. Ele começará com a conversão de FAT32 para NTFS, conforme comandamos na primeira etapa. Note que neste momento, os arquivos de instalação do Windows 2000 já foram copiados para o disco rígido. A conversão será feita sem a perda desses dados. Feita a conversão, que demora alguns minutos, será executado mais um boot pelo disco rígido. Devemos ainda ter em mãos o CD-ROM de instalação, pois será pedido para o restante do processo. O processo de instalação continuará com as seguintes etapas:          Detecção de dispositivos de hardware e instalação dos seus drivers Definição de país e idioma Definição do layout do teclado Informação do nome do usuário e empresa Entrada da Product-Key, a senha impressa na embalagem do CD Indicação de data, hora e fuso horário Instalação dos componentes de rede Mais um boot Informação do nome do usuário e senha O processo é relativamente simples e em vários aspectos lembra um pouco a instalação do Windows ME. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-37 Figura 21.32 Tela do Windows 2000. Terminado o processo de instalação, teremos a área de trabalho do Windows 2000, como mostra a figura 32. Como vemos, é bastante similar à do Windows 95 e Windows ME, exceto por alguns pequenos efeitos visuais diferentes. Os comandos também estão quase todos no mesmo lugar. Veja por exemplo na figura 33 o comando de configurações de vídeo. Aqui indicamos a resolução número de cores a serem usados. Figura 21.33 Configurações de vídeo no Windows 2000. x-38 Hardware Total Usando o botão Avançado, chegaremos ao quadro de propriedades do monitor e placa de vídeo, bem parecido com o do Windows 9x. Aqui podemos por exemplo selecionar a guia Monitor para regular a taxa de atualização. O Gerenciador de Dispositivos é bastante parecido. Possui formato de janela redimensionável ao invés de usar um quadro de tamanho fixo, mas apresenta os mesmos itens de hardware exibidos no Windows 9x. Figura 21.34 Gerenciador de dispositivos do Windows 2000. Observe que no exemplo da figura 34, a placa de som, a placa de vídeo e a placa de rede estão corretamente instalados com os drivers nativos do Windows 2000. Apenas o modem ficou sem drivers instalados, e consta em Outros dispositivos como Controlador de comunicação PCI simples. Para instalar seus drivers, clicamos neste item, selecionamos a guia Driver e usamos o botão Atualizar Driver. Entrará em ação o assistente para atualização de driver, mostrado na figura 34. Visualmente é um pouco diferente, mas opera de forma similar aos assistentes do Windows 98 e Windows ME. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-39 Figura 21.35 Assistente para atualização de driver. Usamos na figura 36, a opção “Procurar por um driver adequado para o dispositivo”, e poderemos assim usar o driver presente em um disquete, em um CD-ROM ou previamente descomprimido em um diretório. Figura 21.36 Indicando como o driver vai ser encontrado. Chegamos então a um quadro onde indicamos onde o driver deve procurado: disquete, CD-ROM, em um diretório do disco rígido, ou mesmo na rede. O processo é bem parecido com o do Windows 9x. Este método padrão de instalação, mas assim como ocorre no Windows alguns fabricantes podem criar programas de instalação para os drivers. ser até éo 9x, No passado existiam diferenças entre drivers para Windows 9x e drivers para Windows NT. A partir do Windows 98, a Microsoft padronizou o uso de drivers WDM (Windows Driver Model). São drivers que servem tanto para o Windows 98/ME quanto para o Windows NT e 2000. Atualmente os fabricantes podem produzir um único driver para ambos os sistemas. Não existem mais problemas de dispositivos que não funcionam no Windows NT/2000 por falta de drivers. O Windows XP também traz uma unificação x-40 Hardware Total de drivers, que agora se aplicam tanto para a versão Home como para a versão Professional. Drivers a serem instalados Assim como ocorre no Windows 9x/ME, no Windows 2000 também temos que instalar drivers para a placa de CPU e para os demais dispositivos de hardware. É recomendável utilizar as versões mais recentes, disponíveis nos sites dos fabricantes. Alguns fabricantes produzem drivers universais, outros optam por fornecer drivers separados para Windows 9x e Windows 2000. Com a substituição desses dois sistemas pelo Windows XP (Home e Professional), a tendência é que tanto os drivers como os programas de instalação sejam unificados. Instalação do Linux O Linux é um sistema operacional de utilização relativamente fácil, do ponto de vista do usuário, apesar de ser um pouco mais difícil para quem precisa instalar, configurar parâmetros do sistema e adicionar hardware. Possui várias interfaces gráficas, entre as quais o KDE, que é muito parecido com o Windows. É acompanhado de programas como o Netscape para acesso à Internet e o Star Office, pacote de utilitários similar ao Microsoft Office. Várias empresas no Brasil fazem a distribuição do Linux, entre elas a Conectiva (www.conectiva.com.br). Nos exemplos mostrados aqui usamos o Conectiva Linux 6.0. O Linux pode ser instalado em um disco rígido vazio, sem partições. Para isso devemos usar o programa FDISK para eliminar as partições do disco rígido. Se quisermos podemos deixar o disco rígido inteiramente ocupado por uma partição do DOS/Windows. O programa de instalação do Linux irá cortar esta partição, deixando espaço livre para que ele crie uma nova partição “não-DOS” para seu sistema de arquivos. Finalmente, podemos criar as partições no disco usando o FDISK, deixando um espaço livre, não ocupado por partições, no qual o Linux será posteriormente instalado. O gerenciador de boot do Linux permite que possamos escolher, na ocasião do boot, se queremos usar o Windows ou o Linux. Partições usadas pelo Windows poderão ser acessadas pelo Linux. Preparação de modems Muitas pessoas vão dizer que o Linux exige modems “jampeados”. Esta palavra é realmente bem estranha, por isso a colocamos entre aspas. Ela é muito empregada informalmente entre os conhecedores de hardware, apesar de sintaticamente e tecnicamente estar errada. Ela se refere a dispositivos que Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-41 possuem jumpers. No caso estamos falando dos modems de legado (não Plug and Play), que possuem jumpers para definir o endereço de E/S (COM1, COM2, COM3 ou COM4) e a IRQ a ser utilizada pelo modem. O problema aqui é que o Linux não reconhece automaticamente modems Plug and Play, e a solução mais simples para o problema é usar um modem de legado, ou seja, com jumpers. Esses modems podem ser configurados de várias formas: COM3 ou COM4, usando uma interrupção livre, como IRQ9 COM2, usando IRQ3 Se você quer usá-lo como COM2, terá que desabilitar a COM2 da placa de CPU, através do CMOS Setup. Em qualquer dos casos será preciso reservar no CMOS Setup, a IRQ a ser usada para o modem. Para isso use o menu PCI/PnP do CMOS Setup e programe a interrupção a ser usada pelo modem como Legacy/ISA. O Linux pode também utilizar modems Plug and Play, desde que tenham DSP (digital signal processor), ou seja, que eles não sejam Winmodems (também chamados de soft modems ou HSP modems). A configuração dos modems com DSP pode ser feita manualmente no Linux, sem problemas, como mostraremos mais adiante. Problemática é a instalação dos Winmodems. Não são modems verdadeiros, e sim, placas com alguns circuitos de modem. Os circuitos não existentes (o DSP, por exemplo) são implementados por software, que é executado pelo processador da placa de CPU. Esses modems foram feitos para funcionar no Windows, e a maioria deles não funcionam no Linux. Seus fabricantes têm mostrado pouco interesse em compatibilizá-los com o Linux, mas vários deles já foram compatibilizados, não por seus fabricantes, mas por colaboradores independentes. O processo de instalação Execute um boot com o CD de instalação do Linux. Todos os PCs modernos permitem fazer o boot pelo drive de CD-ROM. Se isto não for possível, como por exemplo no caso de PCs antigos, faça o boot pelo disquete de instalação que acompanha o Linux. Ao executarmos o boot pelo CD de instalação do Linux, será mostrada a tela do GRUB (figura 37). Podemos escolher o tipo de instalação e teclar ENTER. x-42 Hardware Total Figura 21.37 Início da instalação do Linux. O programa de instalação começará perguntando o idioma. Selecionamos Português do Brasil e clicamos em Próximo. O programa perguntará o tipo de mouse instalado. Se neste ponto o mouse já estiver ativo, podemos simplesmente clicar em Próximo. Senão podemos usar as teclas TAB, espaço, setas e ENTER para selecionar um outro tipo de mouse que funcione. Aqui normalmente não ocorrem problemas. Os dois principais tipos de mouse são o serial ligado na COM1 e o PS/2. A seguir (figura 38) indicamos o modelo de teclado utilizado. Os modelos usados no Brasil são o ABNT2 (com tecla “Ç”) e o US English. Podemos testar o funcionamento das teclas de acentuação no campo inferior deste quadro. Figura 21.38 Configurando o teclado. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-43 O instalador perguntará então o tipo de instalação a ser usada. A instalação padrão é adequada para a maioria dos casos. Se espaço no disco rígido não for problema, podemos usar a instalação completa, assim como a instalação mínima é a recomendada para discos com pouco espaço (1 GB, por exemplo). Podemos ainda usar a instalação personalizada para escolher os componentes a serem instalados. Se o disco rígido não tiver partições, será todo utilizado pelo sistema de arquivos do Linux. Se já existirem partições, será apresentada a tela do particionador (figura 39). Aqui podemos ver as partições existentes e informar como o Linux deve ser instalado: usar o espaço restante ou redimensionar partições existentes para dar espaço para o Linux. Note que quando o disco não tem partições, este particionador não será mostrado, mas podemos forçar sua execução, bastando marcar a opção “Forçar particionamento manual”. Recomendamos que você deixe o instalador criar automaticamente as partições do Linux no espaço livre (não particionado) do disco. Figura 21.39 Particionador. Um quadro de configurações de rede aparecerá se existir uma placa de rede instalada. Você pode deixar com a opção “Sem interface de rede” e configura-la posteriormente. Preencha apenas o campo “Nome da máquina”. No quadro da figura 40 vemos a seleção da placa de vídeo. O Linux possui drivers compatíveis com praticamente todas as placas de vídeo do mercado. A placa é detectada automaticamente pelo instalador e já aparece indicada corretamente nesta lista. Caso não esteja, você pode experimentar outras opções. x-44 Hardware Total Figura 21.40 Selecionando a placa de vídeo. Em um outro quadro indicamos a marca e o modelo do monitor. É bastante extensa a lista apresentada, mas nos raros casos em que o seu monitor não aparece na lista, use uma das opções de monitores genéricos. Neste caso será preciso indicar a resolução máxima e a taxa de atualização (refresh rate) para esta resolução. Essas informações são encontradas no manual do monitor. O quadro da figura 41 é usado para o cadastramento de usuários. Existem dois tipos de usuário: o administrador (username=root) ou superusuário, e os usuários comuns. Na parte superior deste quadro, preenchemos a senha para o administrador. Apenas o administrador poderá ter acesso a configurações e instalações de hardware, gerenciamento de rede e outras funções vitais. Os usuários comuns terão acesso a configurações “inofensivas ao hardware”, como papeis de parede e tamanho de fontes, por exemplo. Poderão ainda ter acesso aos aplicativos. É recomendável que mesmo quando o PC vai ser usado por um único usuário, não seja usada a conta de superusuário no dia a dia. Cadastre uma conta comum para usar a maior parte do tempo e deixe a conta de superusuário apenas para quando for realizar configurações e instalações. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-45 Figura 21.41 Cadastrando usuários e senhas. O instalador perguntará a seguir (figura 42) qual é o gerenciador de boot a ser usado na inicialização do Linux. Os gerenciadores oferecidos são bem parecidos, o LILO e o GRUB. Recomendamos usar o GRUB, que tem interface gráfica. Figura 21.42 Selecionando o gerenciador de boot. O instalador perguntará ainda se desejamos gerar um disquete de boot para o Linux, para usar em casos de emergência. Estará então terminada a instalação. Retire o CD-ROM e disquete caso tenha sido usado, e deixe o boot ser executado. O ambiente KDE Para aqueles que já conhecem o Windows e querem aprender Linux, o KDE é uma excelente forma de começar. Ao ser executado o boot, é perguntado x-46 Hardware Total o gerenciador a ser utilizado. Escolhemos então KDE. Será também preciso efetuar o login do usuário. Figura 21.43 O ambiente KDE. A figura 43 mostra o aspecto da área de trabalho no KDE. Qualquer semelhança com o Windows é meramente proposital. A maioria dos comandos que são realizados no Windows, são encontrados de forma semelhante no KDE. O Linux é distribuído em diversas configurações. A configuração básica é acompanhada de vários utilitários e aplicativos, além do Netscape Navigator para acesso à Internet. Configurações mais completas incluem CDs com vários programas comerciais e de shareware, alguns de demonstração. É também acompanhado do Star Office, um pacote de utilitários similar ao Microsoft Office. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-47 Figura 21.44 Centro de controle KDE. Quem precisa instalar e configurar hardware no Windows precisa conhecer o Painel de Controle. No KDE, o correspondente é o Centro de Controle KDE. Ele é obtido com o comando K / Centro de Controle. Observe que o botão “K”, localizado na parte esquerda da barra de tarefas, é o correspondente ao botão Iniciar do Windows. A figura 44 mostra uma parte das informações obtidas com o Centro de Controle KDE. Neste exemplo selecionamos o item Informações / PCI. Observe na parte direita da janela, várias informações sobre os dispositivos PCI, entre os quais: Serial controller: Unknown vendor Unknown device (ver 1). Vendor id=12b9. Device id=1008, Medium devsel. IRQ5. I/O at 0xdc00 [0xdc01] Essas informações serão importantes quando formos configurar o modem. Será preciso informar a IRQ (no nosso exemplo é 5) e o endereço de I/O (no nosso exemplo é 0xdc00. Configurando o monitor A placa de vídeo é configurada na ocasião da instalação do Linux. O mesmo ocorre com o monitor, mas podemos posteriormente mudar esta configuração. Para isso usamos o utilitário Xconfigurator. Tome cuidado, pois o Linux é “case sensitive”. Isto significa que faz distinção entre letras maiúsculas e minúsculas. A palavra Xconfigurator, por exemplo, deve ser usada exatamente assim, com “X” maiúsculo e o restante das letras minúsculas. O Xconfigurator é executado em uma janela de Terminal, um modo que lembra muito o velho Prompt do MS-DOS. Para executar o Terminal, usamos: K / Sistema / Terminal (modo super-usuário) x-48 Hardware Total A janela do Terminal será aberta, como vemos na figura 45. Podemos então teclar Xconfigurator. Figura 21.45 Executando o Terminal. Uma outra forma de executar o Xconfigurator é usando K / Executar. Preenchemos o nome Xconfigurator e clicamos no botão Opções. Marcamos então a opção “Executar no terminal”. O Xconfigurator começará informando a placa de vídeo detectada, como vemos na figura 46. Figura 21.46 Placa de vídeo detectada. A seguir é apresenta a seleção de monitor. Inicialmente selecionamos o fabricante na lista, e depois selecionamos o modelo. Podemos ainda usar a opção Personalizado, como mostra a figura 47. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-49 Figura 21.47 Escolhendo a marca e o modelo do monitor. Podemos agora escolher um entre os vários modelos personalizados, baseados nas informações do manual do monitor: resolução e freqüência vertical em cada uma dessas resoluções. A maioria dos monitores simples de fabricação nos últimos anos aceita a opção “SVGA não entrelaçado, 1024x768 em 60 Hz, 800x600 em 72 Hz”. Figura 21.48 Configurando um monitor no modo personalizado. O programa fará mais algumas perguntas, como a faixa de freqüências verticais permitidas. A opção “50-90” é a mais indicada. Perguntará ainda a quantidade de memória de vídeo existente na placa de vídeo. Perguntará ainda uma “Configuração de Clockchip”, que pode ficar desativada. Finalmente perguntará as resoluções e modos gráficos que serão utilizados, como vemos na figura 49. A seguir serão feitos testes dessas resoluções e modos gráficos, e estará finalizada a configuração. x-50 Hardware Total Figura 21.49 Escolhendo os modos gráficos a serem usados. Configurando o modem no Linux Como já abordamos, a maioria dos modems atuais foram feitos para funcionar no Windows, e o Linux não é capaz de reconhecê-los, configurálos e usá-los. Algumas dessas restrições podem ser vencidas, mas nem todos os modems podem ser usados. Vejamos então os tipos de modems que o Linux reconhece e como utilizá-los. Os modems que não são Plug and Play e não são soft modems funcionam perfeitamente no Linux. Eles até podem ser Plug and Play, mas é preciso que possam ser ativados pelo BIOS, sem a necessidade de programações do Windows. Todos os modems que possuem jumpers recaem nesta categoria. Eles são os chamados “Legacy Modems”, ou “modems de legado”. Possuem jumpers para definir a porta serial e a IRQ que utilizam. Para que o Linux os utilize, basta usar o programa linuxconf e indicar a porta serial usada, como veremos adiante. Um pouco mais complicado é quando o modem é Plug and Play. Normalmente os modelos PCI recaem nesta categoria, mas existem também modelos ISA Plug and Play. Modelos ISA Plug and Play podem operar de dois modos: Legado e Plug and Play. Para que operem no modo de legado, basta instalar os jumpers para definir a porta e a IRQ. Recomendamos que esses modems sejam configurados assim no Linux. Para que operem no modo PnP, basta retirar os jumpers. Deixe os jumpers desses modems instalados e use a instalação padrão com o linuxconf, como mostraremos adiante. Para usar um modem PCI que não seja Winmodem (ou seja, que execute seu trabalho 100% por hardware), é preciso descobrir o seu endereço de I/O Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-51 e sua IRQ. Esta informação pode ser obtida com a ajuda do Centro de controle KDE (figura 44). Neste exemplo temos:   Endereço de I/O: 0xdc00 Interrupção: IRQ 5 Execute então o Terminal em modo super-usuário e utilize os comandos mostrados na figura 50: cd /dev ./MAKEDEV ttyS14 setserial /dev/ttyS14 port 0xdc00 irq 5 uart 16550a ln -sf /dev/ttyS14 /dev/modem Figura 21.50 Ativando o modem PCI PnP com o Terminal. Caso o programa setserial não esteja instalado, insira o CD de instalação do Linux e monte-o: mount /mnt/cdrom Instale o pacote: rpm -ivh /mnt/cdrom/conectiva/RPMS/setserial-* Os quatro comandos mostrados na figura 50 têm o seguinte significado: 1) Entra no diretório /dev 2) Cria o dispositivo ttyS14 3) Programa os parâmetros da porta serial 4) Cria um link para o modem Terminados esses comandos, podemos usar, na própria janela do Terminal, o programa linuxconf (figura 51). Clique na guia Configuração. x-52 Hardware Total Figura 21.51 O programa linuxconf. Use neste programa a opção Serviços diversos. Será mostrada a janela da figura 52, onde devemos clicar em Modem. Figura 21.52 Clique em Modem. Será mostrado o quadro da figura 53. Note que modems que possuem jumpers não necessitam dos 4 comandos especiais usados na figura 50. Podemos ir diretamente a esta janela para indicar a porta serial na qual está ligado o modem. No caso de modems PCI PnP, temos que usar no quadro Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-53 da figura 53, o botão Detect. Se tudo correr bem, o modem será encontrado e será usada a “porta” ttyS14 que criamos na janela da figura 50. Figura 21.53 Indicando a porta serial onde está ligado o modem Podemos agora clicar em OK e em Aceitar na figura 53. O modem está pronto para ser usado. Basta usar o discador KPPP (K / Internet / Discador KPPP). Preenchemos o número do provedor, o nome do usuário e a senha. Estabelecida a conexão, usamos o Netscape Navigator. Aos poucos, drivers para soft modems estão sendo criados para o Linux. Você encontrará informações a respeito em www.linmodems.org. Uso da memória no MS-DOS O fato de um PC possuir muita memória RAM não é suficiente para garantir o funcionamento dos programas do MS-DOS. Podemos ter, por exemplo, um PC com 256 MB de RAM, e encontrarmos problemas ao executar um simples programa de MS-DOS que requer 600 kB. O problema não é a quantidade, e sim, o tipo de memória. Programas para Windows dificilmente apresentam problemas de memória. Se um PC tem memória, então ela está disponível para os aplicativos do Windows. Mesmo quando não existe RAM suficiente, normalmente os programas conseguem funcionar usando a memória virtual, que é uma área do disco rígido usada para simular uma quantidade maior de RAM. Ainda assim este método tem suas deficiências, como a lentidão e o fato de nem todos os programas poderem operar com memória virtual. A situação é diferente para os programas que operam sob o MS-DOS. Se for necessário utilizar um aplicativo para MS-DOS, mesmo antigo, ou então alguns dos diversos jogos para este sistema operacional, será preciso configurar a memória adequadamente. x-54 Hardware Total A memória necessária para os programas do MS-DOS pode ser classificada em diversas modalidades:       Memória Convencional Memória Estendida Memória XMS Memória EMS UMB HMA Esta organização de memória é a mesma do MS-DOS 5.0, e foi mantida no MS-DOS 6.x e no MS-DOS que fica embutido no Windows. Mapa de memória Imagine um computador com modestos 16 MB de memória RAM. Podemos representar esta memória em um diagrama como mostra a figura 54. Este diagrama é chamado de mapa de memória. Figura 21.54 Mapa de memória de um PC com 16 MB de RAM. Este suposto PC tem os seus 16 MB de RAM divididos da seguinte forma: 1 MB 15 MB Este primeiro 1 MB de memória está dividido em duas regiões: 640 kB de memória convencional 384 kB de memória “desabilitada” A região de memória localizada a partir do endereço 1M (1024 k), até o final da memória RAM, é chamada de memória ESTENDIDA. Seja qual for a quantidade de memória de um PC, a sua organização é muito similar ao mostrado na figura 54. Entre o endereço 0 k (o início da memória) e o endereço 640 k, temos a chamada memória convencional. Esta região de memória é usada pela maioria dos programas para MS-DOS. Depois do endereço, 640 k, é feita uma pausa na memória RAM. A região de memória localizada entre os endereços 640 k e 1024 k (1 M) é reservada para outros tipos de memória, sem ser a RAM. Nesta região encontramos: Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx   x-55 ROMs com o BIOS da placa de CPU e de placas de expansão Memória de vídeo para os modos de baixa resolução Nos PCs antigos, a memória RAM terminava no endereço 640 k. Até este ponto, a RAM é chamada de memória convencional. A partir daí, e até o final da memória (1024 k), tínhamos uma região totalizando 384 kB de memória, onde era localizada uma pequena miscelânea de memórias, constituídas principalmente por memórias ROM e pela memória de vídeo, além de algumas áreas vazias. Pelo fato desta área, chamada de memória superior, estar reservada para uso por esta miscelânea de memórias, não pode ser ocupada pela memória RAM. A RAM termina no endereço 640 k e prossegue a partir do endereço 1024 k. A partir do endereço 1024 k, a RAM é chamada de memória estendida. A memória convencional e a memória estendida são nativas, isto é, não necessitam de nenhum software especial para que passem a existir. Isto é o mesmo que dizer que o teclado é um dispositivo nativo do PC, já que funciona sem nenhum software especial. Por outro lado, existem muitos dispositivos que só funcionam mediante a instalação de softwares apropriados (drivers), entre os quais podemos citar o drive de CD-ROM, o mouse e a placa de som. Para comprovar como a memória convencional e a estendida estão disponíveis sem que nenhum software especial seja instalado, execute um boot limpo (teclando F8 durante o boot e escolhendo a opção “Somente Prompt do modo de segurança) e a seguir use o comando: MEM /C Será mostrado um relatório como o mostrado abaixo. Este relatório foi obtido em um PC com 32 MB de memória RAM. Logo no início do relatório existe uma lista com os nomes dos programas que estão carregados na memória. No caso deste tipo de boot, encontraremos apenas o núcleo do MS-DOS (ocupando 77 kB) e o COMMAND (ocupando 10 kB), ambos na memória convencional. RELATÓRIO 1 Módulos usando memória abaixo de 1 MB: Nome -------MSDOS COMMAND Total ---------------78,416 (77K) 10,064 (10K) Convencional ---------------78,416 (77K) 10,064 (10K) Memória Sup. ---------------0 (0K) 0 (0K) x-56 Livre Hardware Total 566,672 (553K) 566,672 (553K) 0 (0K) Resumo da Memória: Tipo de Memória ---------------Convencional Superior Reservado Estendida (XMS) ---------------Total de memória Total menor que Total ----------655,360 0 393,216 32,505,856 ----------33,554,432 Usado ----------88,688 0 393,216 32,505,856 ----------32,987,760 Livre ----------566,672 0 0 0 ----------566,672 655,360 88,688 566,672 Maior programa executável Maior bl. memória superior livre 566,560 0 (553K) (0K) Memória XMS Convém agora apresentar um outro tipo de memória, chamado de XMS, e ao mesmo tempo esclarecer a confusão que é feita entre a memória XMS e a memória estendida. A memória XMS (Extended Memory Specification) nada mais é que a própria memória estendida, exceto pelo fato do seu uso ser gerenciado por um programa chamado Gerenciador de Memória Estendida. O programa Gerenciador de Memória Estendida que acompanha o Windows e o MS-DOS é o HIMEM.SYS. Antes do MS-DOS 5.0, muitos programas acessavam a memória Estendida de forma desordenada, o que impedia, por exemplo, a convivência pacífica de vários programas em execução simultânea em ambientes multitarefa, como é o caso do Windows. O gerenciador HIMEM.SYS funciona como um “guarda de trânsito”, responsável por fornecer áreas de memória estendida solicitadas pelos diversos programas. Com o passar dos anos, o acesso à memória estendida através do gerenciador HIMEM.SYS tornou-se algo tão padronizado, que atualmente os termos “memória estendida” e “memória XMS” são tomados como sinônimos. O próprio relatório sobre o uso da memória mostrado pelo programa MEM utiliza esta mesma confusão de nomes. A memória estendida, ao qual o programa MEM se refere, é na verdade a memória XMS. No relatório do nosso exemplo, vemos que existem 31.744 kB de memória XMS (31 MB), dos quais todos os 31.744 kB estão “ocupados”, restando portanto 0 kB de memória XMS livre. Esses 31 MB de memória XMS estão “ocupados”, pois na verdade nem forma transformados em memória XMS. Quando executamos o boot limpo, o gerenciador HIMEM.SYS não é ativado, e por isso, toda a memória estendida permanece “estendida à moda antiga”, ou seja, sem ser transformada em XMS. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-57 O uso do HIMEM.SYS para ativar a memória XMS tem sido praticamente intalterado, desde os tempos do MS-DOS 5.0. Consiste em usar, logo no início do arquivo CONFIG.SYS, o seguinte comando: DEVICE=C:\WINDOWS\HIMEM.SYS Observe a seguir os arquivos CONFIG.SYS e AUTOEXEC.BAT que o Windows gera na ocasião da sua instalação. Como podemos ver, são arquivos extremamente simples. Apenas são ativados alguns programas relacionados com a apresentação correta de caracteres acentuados na tela, e também com a acentuação pelo teclado. CONFIG.SYS device=C:\WINDOWS\COMMAND\display.sys con=(ega,,1) Country=055,850,C:\WINDOWS\COMMAND\country.sys AUTOEXEC.BAT mode con codepage prepare=((850) C:\WINDOWS\COMMAND\ega.cpi) mode con codepage select=850 keyb br,,C:\WINDOWS\COMMAND\keyboard.sys Mesmo com essas versões default simples dos arquivos CONFIG.SYS e AUTOEXEC.BAT, veja no relatório obtido com o comando MEM/C quando executamos o boot com a opção “Somente Prompt”. RELATÓRIO 2 Módulos usando memória abaixo de 1 MB: Nome -------MSDOS DISPLAY HIMEM IFSHLP SETVER COMMAND KEYB Livre Total ---------------16.992 (17K) 18.064 (18K) 1.168 (1K) 2.864 (3K) 832 (1K) 7.328 (7K) 6.944 (7K) 601.024 (587K) Convencional ---------------16.992 (17K) 18.064 (18K) 1.168 (1K) 2.864 (3K) 832 (1K) 7.328 (7K) 6.944 (7K) 601.024 (587K) Memória Sup. ---------------0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) Resumo da Memória: Tipo de Memória ---------------Convencional Superior Reservado Estendida (XMS) ---------------Total de memória Total menor que Total ----------655.360 0 393.216 32.505.856 ----------33.554.432 Usado ----------54.336 0 393.216 69.632 ----------517.184 Livre ----------601.024 0 0 32.436.224 ----------33.037.248 655.360 54.336 601.024 Maior programa executável Maior bl. memória superior livre 600.896 0 (587K) (0K) x-58 Hardware Total MS-DOS está residente na área de memória alta. Observe neste relatório que o HIMEM.SYS está carregado na memória, e que existe memória XMS disponível, mesmo não tendo sido usado o HIMEM.SYS no arquivo CONFIG.SYS. Esta é uma característica do MSDOS 7.0 e superior (ou seja, as versões de DOS que são embutidas no Windows 95 e superiores). O HIMEM.SYS é carregado automaticamente, mesmo que não seja usado no CONFIG.SYS. O relatório mostra, em seu início, os nomes de programas que estão carregados de forma residente na memória. Entre eles encontramos o MSDOS e o COMMAND, que são sempre carregados automaticamente na ocasião do boot, sem que precisem ser especificados nos arquivos de inicialização (CONFIG.SYS e AUTOEXEC.BAT). Observe a linha: Estendida (XMS) 32.505.856 69.632 32.436.224 A linha indica que existem 31 MB (31 x 1024 x 1024 = 32.505.856) de memória XMS total, que nada mais é que a quantidade de memória acima do endereço 1024 k. Desses 31 MB, 69.632 estão ocupados, sobrando um total de 32.436.224 bytes. Como vemos, praticamente toda a memória está disponível na forma de XMS. Toda esta memória também estará ativada quando executamos um boot normal no Windows 9x. Qualquer aplicativo para Windows 9x (que requer memória XMS) poderá usar esta memória, sem que o usuário precise realizar configurações complicadas. O problema é quando queremos utilizar aplicativos do MS-DOS... Observe no primeiro relatório do programa MEM (Relatório 1) que existem 553 kB de memória convencional livre, pois 87 kB estão sendo ocupados pelo MS-DOS e pelo COMMAND. Já no Relatório 2 encontramos diversos outros programas carregados na memória convencional, entretanto, temos apenas 587 kB (621.024 bytes) de memória convencional livre. Isto é muito curioso: mesmo com mais programas carregados na memória convencional, no Relatório 2 vemos que esses programas ocupam menos espaço. A razão disso é que na situação do Relatório 1, o MS-DOS e o COMMAND ocupavam, 77 kB e 10 kB, respectivamente, e no Relatório 2 ocupam 17 kB e 7 kB. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-59 Uma vez estanto ativa a memória XMS, passa a estar também disponível uma área especial de memória, chamada HMA (High Memory Area, ou Área de Memória Alta). Observe no final do Rrelatório 2, a linha “MS-DOS está residente na área de memória alta”. Esta área possui apenas 64 kB, e fica localizada logo no início da memória XMS, ou seja, entre os endereços 1024 k e 1088 k. Apesar de pequena, foi suficiente para armazenar 60 kB do MSDOS e 3 kB do COMMAND, e como resultado, foi possível desocupar 64 kB da memória convencional. Isto parece uma ninharia em um computador moderno, mas é vital para os programas do MS-DOS, que necessitam de memória convencional livre para poderem ser executados. Fica portanto, apresentado uma outra região de memória, a HMA. HMA Trata-se de uma pequena área de memória, localizada a partir do endereço 1 M (1024 k), e ocupando 64 kB. Desde os tempos do MS-DOS 5.0, a HMA tem sido utilizada para armazenar partes do núcleo do MS-DOS, que de outra forma estariam ocupando espaço na memória convencional ou na memória superior. A HMA faz parte da memória XMS, e é criada pelo HIMEM.SYS. Antes do Windows 95, para fazer com que trechos do MSDOS fossem transferidos para a HMA, era preciso usar em qualquer ponto do arquivo CONFIG.SYS (normalmente, por questão de organização, este comando era acrescentado ao início do CONFIG.SYS) o comando: DOS=HIGH O simples uso do HIMEM.SYS não habilitava a transferência de trechos do MS-DOS para a HMA. Era preciso adicionar a linha “DOS=HIGH” no CONFIG.SYS. Entretanto, no Windows 9x, a transferência de partes do MSDOS para a HMA é automática, desde que o HIMEM.SYS também esteja ativado, o que ocorre, por exemplo, quando executamos o boot normal do Windows 9x, ou o boot com a opção “Somente Prompt”. Para permitir a execução de aplicativos do MS-DOS, é importantíssimo liberar a maior quantidade possível de memória convencional. No relatório 1 já apresentado, vemos que existem 553 kB de memória convencional livre. No relatório 2, este número aumentou para 578 kB, graças ao uso do HMA. Entretanto, em muitos casos, este total pode ser insuficiente. Pode ser necessário o carregamento de mais programas residentes, diminuindo ainda mais a quantidade de memória convencional livre. É importante lembrar que certos jogos para MS-DOS exigem mais de 600 kB de memória convencional livre, apesar de não ultrapassarem seu valor máximo, que é de 640 kB. Muitos requerem 600, 610, alguns chegando a exigir até 615 kB. x-60 Hardware Total Memória EMS e UMB Também podemos ter acesso ao MS-DOS através do comando Prompt do MS-DOS, sob o Windows 9x. Se fizermos isto e executarmos o comando MEM/C, teremos o relatório 3 mostrado abaixo. RELATÓRIO 3 Módulos usando memória abaixo de 1 MB: Nome -------MSDOS DISPLAY HIMEM IFSHLP SETVER WIN vmm32 KEYB COMMAND Livre Total ---------------16.992 (17K) 18.064 (18K) 1.168 (1K) 2.864 (3K) 832 (1K) 3.696 (4K) 2.752 (3K) 6.944 (7K) 7.392 (7K) 594.496 (581K) Convencional ---------------16.992 (17K) 18.064 (18K) 1.168 (1K) 2.864 (3K) 832 (1K) 3.696 (4K) 2.752 (3K) 6.944 (7K) 7.392 (7K) 594.496 (581K) Memória Sup. ---------------0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) Resumo da Memória: Tipo de Memória ---------------Convencional Superior Reservado Estendida (XMS) ---------------Total de memória Total menor que Total ----------655.360 0 393.216 32.505.856 ----------33.554.432 Usado ----------60.864 0 393.216 184.320 ----------638.400 Livre ----------594.496 0 0 32.321.536 ----------32.916.032 655.360 60.864 594.496 Total Expandido (EMS) 33.030.144 Livre Expandido (EMS) 16.777.216 Maior programa executável 594.480 Maior bl. memória superior livre 0 MS-DOS está residente na área de memória alta. (32M) (16M) (581K) (0K) Podemos notar algumas novidades neste relatório. A primeira é presença dos programas WIN e VMM32, ambos ocupando parte da memória convencional. A outra grande diferença é que agora existe um outro tipo de memória: Memória Expandida (EMS). Este tipo de memória foi muito usado no final dos anos 80, e começou a cair em desuso a partir da difusão cada vez mais acentuada do uso da memória XMS. Mesmo assim, ainda existem muitos programas para MS-DOS que a utilizam, como jogos e aplicativos. A memória EMS é ativada por programas chamados “Gerenciadores de memória Expandida”. Desde o MS-DOS 5.0 até as mais recentes versões do Windows, é fornecido o gerenciador EMM386.EXE. Para os programas do Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-61 Windows 9x não é necessário usar este gerenciador. O Windows 9x possui um gerenciador interno que cria a memória EMS, sem que o usuário precise utilizar o EMM386, e está disponível nas janelas do MS-DOS sob o Windows. Entretanto, algumas razões podem levar o usuário a usar o EMM386. A primeira delas é que a memória EMS é ativada automaticamente pelo Windows 9x, apenas nas seções do MS-DOS, obtidas com o comando “Prompt do MS-DOS”. Ao ser executado o boot com a opção “Somente Prompt”, não existirá memória EMS disponível, a menos que usemos o EMM386. A segunda razão que pode levar o usuário a ativar o EMM386 é que este programa executa uma função que não é ativada de forma automática pelo Windows 9x. Trata-se da criação da memória UMB (Upper Memory Blocks, ou Blocos de Memória Superior). A memória UMB serve para armazenar programas que de outra forma estariam ocupando espaço na memória convencional. Para obter mais de 600 kB de memória convencional livre, mesmo com vários programas residentes carregados na memória, é preciso utilizar os UMBs. Precisamos então conhecer o programa EMM386, a memória EMS e os UMBs, se quisermos maximizar a memória convencional livre. A memória EMS foi originada nos micros XT, nos quais o processador 8088 só era capaz de acessar 1 MB de memória. Para permitir o aumento da quantidade de memória acessada pelo processador, utilizou-se no padrão EMS, uma técnica de hardware chamada “chaveamento de bancos de memória”. Consiste em dividir a memória adicional (no caso, a memória EMS) em blocos de 64 kB, e deixar que apenas um desses blocos seja acessado pelo processador a cada instante. Para acessar um determinado bloco, o gerenciador de memória EMS precisa primeiro especificar qual é o bloco a ser acessado (isto era feito através de um comando de hardware enviado para a placa de memória EMS), e depois disso acessar o bloco desejado, que agora estará visível dentro do espaço de endereçamento do processador. Figura 21.55 Acesso à memória EMS. x-62 Hardware Total A operação de acesso à memória EMS é mostrada, de forma simplificada, na figura 55. A barra horizontal localizada na parte inferior da figura representa a memória EMS, dividida em blocos de 64 kB. A outra barra horizontal, na parte superior da figura, representa o mapa da memória vista pelo processador. Neste mapa, temos as seguintes regiões de memória: Memória Convencional: Memória de vídeo: ROMS: 1024 k EMS PAGE FRAME: Como sempre, de 0 k a 640 k Localizada entre 640 k e 768 k Nas faixas 768 k - 896 k e 960 k Entre 896 k e 960 k O EMS PAGE FRAME é um bloco da memória superior, ocupando 64 kB, através do qual é feito o chaveamento de bancos da memória EMS. O gerenciador envia um comando para o hardware que controa a memória EMS, fazendo com que o banco selecionado “apareça” no endereço do EMS Page Frame, podendo então ser acessado. A explicação apresentada a respeito da memória EMS foi ligeiramente simplificada, visando facilitar o seu entendimento. Vamos agora completá-la, removendo a simplificação feita. A figura 55 mostra o uso de blocos de 64 kB, tanto para o EMS PAGE FRAME, como pela própria memória EMS. Entretanto, na verdade a memória EMS é organizada em blocos de 16 kB, chamados “páginas”. O EMS PAGE FRAME, com seus 64 kB, abriga 4 páginas de 16 kB. O esquema exato é mostrado na figura 56. Figura 21.56 Acesso à memória EMS. A divisão da memória EMS em páginas de 16 kB, apesar de ser ligeiramente mais complicada para a implementação e para a programação (apenas quem desenvolve programas ou placas de memória EMS passam por esta Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-63 complicação), permite maior flexibilidade, já que até 4 trechos podem ser acessados simultaneamente. Nos tempos dos PCs XT e AT-286, a memória EMS era formada por uma placa de expansão, contendo a memória e o hardware de controle. Já os PCs baseados nos processadores 386 e superiores, passou a ser desnecessário o uso de qualquer tipo de hardware especial para implementar a memória EMS. Isto ocorre porque os processadores 386 e posteriores possuem recursos de gerenciamento de memória que permitem implementar as funções de chaveamento de bancos, sem a necessidade de hardware adicional. A Microsoft criou um gerenciador de memória que implementa este recurso, ou seja, usar uma parte da memória estendida como memória EMS. Este gerenciador é o EMM386.EXE, e trabalha em conjunto com o HIMEM.SYS. Para usar o EMM386.EXE devemos incluir, no início do arquivo CONFIG.SYS os comandos: DOS=HIGH,UMB DEVICE=C:\WINDOWS\HIMEM.SYS DEVICE=C:\WINDOWS\EMM386.EXE RAM Cabe aqui apresentar um detalhe muito importante. Quando não queremos usar o EMM386, não precisamos ativar o HIMEM.SYS no arquivo CONFIG.SYS, pois esta ativação é feita automaticamente durante o carregamento do Windows 9x. Entretanto, no instante em que o arquivo CONFIG.SYS é processado, o HIMEM.SYS ainda não está presente na memória. Portanto, para usar o EMM386.EXE, é obrigatório usar também o HIMEM.SYS no arquivo CONFIG.SYS. A linha de comando do HIMEM.SYS deve estar localizada antes da linha que ativa o EMM386.EXE, pois a memória EMS é obtida a partir da memória XMS. Figura 21.57 A memória EMS é criada pelo EMM386.EXE, a partir da memória XMS. Observe o mapa de memória apresentado na figura 57. Toda a memória localizada a partir do endereço 1M é gerenciada como memória XMS, através do HIMEM.SYS. O programa EMM386.EXE “pede uma área de memó- x-64 Hardware Total ria XMS” ao HIMEM.SYS, na qual será realizado o chaveamento de bancos para o EMS PAGE FRAME, criando o mesmo tipo de mecanismo usado nas primeiras placas de memória EMS. No MS-DOS 5.0 e no Windows 3.1, era preciso indicar na linha de comando do EMM386, qual a quantidade de memória XMS deveria ser convertida em EMS. A partir do MS-DOS 6.0, o EMM386 passou a deixar esta quantidade de memória em aberto. Isto significa que não tomará nenhum espaço da memória XMS se nenhum programa estiver requisitando memória EMS, e poderá tomar até a totalidade da memória XMS para converter em EMS caso existam programas solicitando memória EMS. Portanto, o tamanho da memória EMS passou a ser automático, variando desde o mínimo de 0 kB até a totalidade da memória XMS livre. Com o uso do EMM386.EXE no arquivo CONFIG.SYS, programas para MS-DOS que necessitem de memória EMS poderão obtê-la, não apenas no Prompt do MS-DOS ativado a partir do Windows 9x, mas também a partir do boot com a opção “Somente Prompt”. Muitos usuários não ativam a memória EMS, mesmo porque são cada vez mais raros os programas que necessitam deste tipo de memória. Entretanto, isto não invalida o uso do EMM386.EXE, pois este gerenciador, além de criar a memória EMS, cria também um outro tipo de memória importantíssimo para quem precisa de muita memória convencional livre. Trata-se dos UMBs (Upper Memory Blocks, ou Blocos de Memória Superior). Tratam-se de áreas de memória RAM que são transferidas para locais onde não existe memória alguma, entre os endereços 640 k e 1024 k. Esta pequena área de 384 kB foi reservada pela IBM, a princípio para abrigar a memória de vídeo e todas as ROMs existentes na placa de CPU e em placas de expansão. Entretanto, a técnica de usar ROMs em placas de expansão, muito comum no início dos anos 80, foi substituída pelo carregamento de drivers e programas residentes pelos arquivos CONFIG.SYS e AUTOEXEC.BAT. O resultado é que a área reservada para ROMs, na memória superior, possui diversas lacunas livres. A figura 58 apresenta um típico mapa de memória superior, da forma como se apresenta na maioria dos PCs. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-65 Figura 21.58 Típico mapa da memória superior. A utilização da memória superior resume-se na seguinte tabela: Faixa de endereços 640 k até 768 k 768 k até 800 k 800 k até 896 k 896 k até 1024 k Utilização Esta área de 128 kB é reservada para a memória de vídeo das placas SVGA. Apesar de ser pequena, esta área permite acessar memórias de vídeo com grandes capacidades, como ocorre com as modernas placas SVGA, com 1 MB, 2 MB e 4 MB de memória de vídeo. Para permitir este acesso através de uma área tão pequena, é usado um mecanismo de chaveamento de bancos de memória, similar ao empregado pela memória EMS. Nesta área fica localizado o BIOS VGA. Trata-se de uma programa localizado em uma memória ROM com 32 kB, encontrada na placa VGA (ou SVGA). Na maioria dos PCs, esta área está vazia. Seus 96 kB são usados para abrigar o EMS PAGE FRAME (64 kB) e os blocos de memória superior (32 kB). Esta área de 64 kB é ocupada pela ROM onde está localizado o BIOS da placa de CPU. Ao ser executado, o EMM386 determina quais são as áreas livres localizadas na memória superior. Tipicamente, todas as áreas livres estarão entre os endereços 800 k e 896 k, já que as áreas restantes já estarão ocupadas pela memória de vídeo, pelo BIOS da placa de CPU e pelo BIOS da placa de vídeo. Dentro desta área livre, serão reservados 64 kB para o EMS PAGE FRAME, necessário para o acesso à memória EMS. A área livre restante (em geral 32 kB) será usada como UMB, e nela poderão ser carregados programas que de outra forma estariam ocupando a memória convencional. Quando não é necessário utilizar memória EMS, podemos incluir na linha de comando eo EMM386, o parâmetro NOEMS. Isto fará com que não seja formado o EMS Page Frame, resultando em mais 64 kB de memória UMB disponível. Carregando programas na memória superior Com a criação dos UMBs, alguns programas podem ser transferidos para esta área, através dos comandos DEVICEHIGH e LOADHIGH (ou LH). DEVICEHIGH - No arquivo CONFIG.SYS, vários programas são carregados na memória através do comando DEVICE. Por exemplo: x-66 Hardware Total device=C:\WINDOWS\COMMAND\display.sys con=(ega,,1) device=C:\WINDOWS\ANSI.SYS Para fazer com que esses programas sejam carregados na memória superior, ao invés da memória convencional, basta usar, no lugar do comando “DEVICE”, o comando “DEVICEHIGH”. Por exemplo: devicehigh=C:\WINDOWS\COMMAND\display.sys con=(ega,,1) devicehigh=C:\WINDOWS\ANSI.SYS O HIMEM.SYS e o EMM386.EXE devem ser obrigatoriamente carregados com o comando DEVICE, e não com DEVICEHIGH. LOADHIGH - Diversos programas são cerregados na memória de forma residente através do arquivo AUTOEXEC.BAT. Para fazer com que esses programas fiquem na memória superior, basta usar, no início da linha de comando que ativa cada um deles, a palavra “LOADHIGH” (ou “LH”). Por exemplo, suponha que no arquivo AUTOEXEC.BAT esteja sendo carregado o programa KEYB, através do comando: keyb br,,C:\WINDOWS\COMMAND\keyboard.sys Devemos então usá-lo na forma: LH keyb br,,C:\WINDOWS\COMMAND\keyboard.sys Muito cuidado. Esta técnica não consiste em acrescentar, de forma indiscriminada, as palavras devicehigh e loadhigh nas linhas dos arquivos CONFIG.SYS e AUTOEXEC.BAT. É preciso antes saber quais são as linhas desses arquivos que ativam programas que ficam residentes. No caso do CONFIG.SYS, a mudança é muito simples, bastando trocar a palavra DEVICE por DEVICEHIGH. No caso do AUTOEXEC.BAT, é preciso saber quais linhas ativam programas residentes. Através do comando MEM/C podemos ter uma lista dos programas instalados na memória. De posse desta lista, consultamos os arquivos CONFIG.SYS e AUTOEXEC.BAT para determinar quais são as linhas de comando que ativam os programas residentes. Nem todos os programas residentes poderão ser armazenados na memória superior. Pode não haver espaço suficiente. À medida em que o Windows, durante o processamento dos arquivos CONFIG.SYS e AUTOEXEC.BAT, encontra comandos DEVICEHIGH e LOADHIGH, fará o carregamento na Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-67 memória superior. Quando não existir memória superior livre em quantidade suficiente, os próximos programas passarão a ocupar a memória convencional. O relatório abaixo foi obtido com o uso do comando DEVICEHIGH para carregar o DISPLAY.SYS. Observe que este programa está agora na memória superior, fazendo com que a memória convencional livre some 619 kB (633.392 bytes). Módulos usando memória abaixo de 1 MB: Nome -------SYSTEM HIMEM EMM386 KEYB DISPLAY IFSHLP SETVER COMMAND Livre Total ---------------33.008 (32K) 1.168 (1K) 4.192 (4K) 6.944 (7K) 8.304 (8K) 2.864 (3K) 832 (1K) 7.168 (7K) 646.448 (631K) Convencional ---------------9.472 (9K) 1.168 (1K) 4.192 (4K) 6.944 (7K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 633.392 (619K) Memória Sup. ---------------23.536 (23K) 0 (0K) 0 (0K) 0 (0K) 8.304 (8K) 2.864 (3K) 832 (1K) 7.168 (7K) 13.056 (13K) Aumentando a memória UMB Podemos aumentar um pouco mais a quantidade de memória convencional livre, e ainda liberar mais memória superior, desde que façamos a desativação da memória EMS. Isto pode ser feito com muita segurança, já que os aplicativos para Windows não a utilizam, o mesmo ocorrendo com a maioria dos programas para MS-DOS. Podemos então desativar a memória EMS, desde que fiquemos atentos. Um dia, um determinado programa para MSDOS pode “reclamar” por falta de memória EMS. Para executar tal programa, devemos ativar novamente a memória EMS. A desativação da memória EMS é feita pelo parâmetro NOEMS, a ser acrescentado na linha de comando do EMM386. Até agora, usamos o EMM386 na forma: DEVICE=C:\WINDOWS\EMM386.EXE RAM Quando é usado o parâmetro RAM, o EMM386 cria, tanto a memória EMS como os blocos de memória superior (UMB). Para fazer com que o EMM386 crie apenas os UMBs, deixando de lado a memória EMS (e aproveitando o espaço que seria usado pelo EMS PAGE FRAME para criar mais 64 kB de UMB), basta usar, ao invés do parâmetro “RAM” o parâmetro “NOEMS”: DEVICE=C:\WINDOWS\EMM386.EXE NOEMS x-68 Hardware Total Com esta providência a quantidade de memória convencional livre ultrapassa os 620 kB. É memória convencional suficiente para executar qualquer programa para MS-DOS. Bug no IO.SYS do Windows 95OSR2 e Windows 98 No Windows 95 OSR2 e no Windows 98 em português existe um sério problema para quem precisa utilizar programas em modo MS-DOS que exigem muita memória convencional. Até então, utilizando comandos de gerenciamento de memória apropriados no CONFIG.SYS era possível obter até cerca de 610 kB livres na memória convencional. Surgiu então um problema que passou a incomodar bastante os usuários de jogos para o modo MS-DOS e outros programas para o MS-DOS. Ao invés dos mais de 600 kB de memória convencional livre, o Windows 95 OSR2 e o Windows 98 disponibilizam apenas cerca de 570 kB. Desta forma muitos programas não podiam ser utilizados. O problema é caracterizado pelo fato do arquivo HIMEM.SYS ocupar muito espaço na memória convencional. Veja na figura 59 o relatório obtido pelo comando MEM/C no Windows 98. O HIMEM.SYS está ocupando 44 kB. No Windows 95 original, o HIMEM.SYS ocupava apenas 1 kB. Figura 21.59 Relatório de uso da memória. O problema ocorre nas versões para para o Brasil, Holanda, Dinamarca, Alemanha, Finlândia, França, Itália, Noruega, Portugal e Espanha do Windows 95 OSR2 e nas versões para o Brasil, Portugal, Polônia e Finlândia do Windows 98. As versões em inglês do Windows 95 OSR2 e do Windows 98, bem como as versões para a maioria desses países, não apresentam este problema. Nessas versões, o HIMEM.SYS realmente ocupa apenas 1 kB de memória convencional, sendo possível liberar mais de 600 kB de memória convencional para os programas do MS-DOS. O problema é na verdade Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-69 causado pelo arquivo IO.SYS. Este arquivo ocupa muito espaço na HMA, impedindo que o HIMEM.SYS ocupe esta região e obrigando-o a ficar na memória convencional. A solução do problema consiste em obter uma nova versão do IO.SYS, já com o conserto realizado. Assim como no caso do Windows 95, para o qual a Microsoft liberou o Service Pack 1 e o Service Pack 2, também no caso do Windows 98 foi liberado o Service Pack 1, fazendo a sua atualização para Windows 98 SE, isento deste bug. Vejamos então como corrigir o problema: a) No Windows 95 OSR2 A Microsoft apresenta uma descrição do problema, análoga à que fizemos aqui, em: http://support.microsoft.com/support/kb/articles/q170/4/56.asp Para corrigir o problema você deve fazer o download do arquivo IOSYSBRZ.EXE. Na página citada acima existe um link para obter esta atualização. Note que apesar de não ser muito divulgada, esta é uma atualização perfeitamente segura, feita pela própria Microsoft. b) No Windows 98 A atualização que corrige este problema é o Service Pack 1 para Windows 98. Este pacote foi lançado juntamente com o Windows 98 segunda edição, em julho/99. Para fazer download desta atualização, acesse a página www.microsoft.com.br. Acesso ao mouse em modo MS-DOS No modo MS-DOS, para usar o mouse é preciso ter carregado na memória um mouse driver. O nome deste arquivo poderá variar bastante, dependendo do fabricante e do modelo do mouse, mas todos eles são, em geral, compatíveis: MOUSE.COM GMOUSE.COM MOUSE.SYS WITMOUSE.COM MIMOUSE.COM O Windows 9x não requer o uso de um driver para o mouse. O controle do mouse é feito automaticamente, usando um driver interno do próprio Windows. Este driver não requer nenhum tipo especial de instalação, e não x-70 Hardware Total usamos nem no CONFIG.SYS nem no AUTOEXEC.BAT, o mouse driver fornecido pelo fabricante do mouse. Quando abrimos uma janela do MS-DOS através do comando Prompt do MS-DOS, o próprio cursor do mouse do Windows 9x também terá efeito sobre a janela do MS-DOS. Quando uma janela do MS-DOS é convertida para o modo de tela cheia, através do comando ALT-ENTER, o mouse continuará ativo, e poderá ser utilizado por qualquer software para MS-DOS, mesmo os que operam em modo gráfico. Entretanto, o driver de mouse do Windows 9x não estará ativo quando usarmos o modo MS-DOS, aquele que é obtido através de um boot com a opção “Somente Prompt do MS-DOS”. Para usar o mouse desta forma, devemos executar um mouse driver para MS-DOS, ativado através do arquivo AUTOEXEC.BAT. Cache de disco para MS-DOS Cache de disco é um software que utiliza uma área de memória para manter uma cópia dos dados mais recentemente lidos do disco rígido ou do drive de CD-ROM. O Windows já utiliza a sua própria cache de disco, mas no modo MS-DOS, caso seja necessário aumentar o desempenho do acesso a disco, é preciso utilizar um programa de cache apropriado. Recomendamos que seja usado o SMARTDRV, que acompanha o próprio Windows. Para usar o SMARDRV, adicione no arquivo AUTOEXEC.BAT a linha de comando: LH C:\WINDOWS\SMARTDRV.EXE Este comando pode ser usado no AUTOEXEC.BAT do Windows 95/98, e também no AUTOEXEC.BAT em disquete, no Windows ME. Para maiores informações sobre o programa, use o comando: SMARTDRV/? Windows XP No final do ano 2001 a Microsoft lançou o sistema operacional criado para substituir o Windows ME e o Windows 2000. É um novo sistema mais seguro, baseado no núcleo do Windows 2000, oferecido em duas versões: HOME, para usuários domésticos e PROFESSIONAL, para usuários Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-71 corporativos. Essas duas versões substituem o Windows ME e o Windows 2000, respectivamente. O fim do Windows 9x Chamamos genericamente de “Windows 9x”, as diversas versões de sistemas operacionais derivadas do Windows 95, lançado em 1995. A partir de 1996 foram lançadas diversas versões: Windows 95a (ou OSR1), Windows 95b (ou OSR2), Windows 98, Windows 98SE e Windows ME. As diferenças entre essas versões são os consertos em bugs de versões anteriores, melhoramentos visuais e a inclusão de novos utilitários e aplicativos. Parece simples, mas por trás dessas diferenças existem grandes méritos, como a solidificação de padrões como o Plug and Play, o suporte a dispositivos de hardware, a facilidade de instalação desses dispositivos e as novas funções de gerenciamento de energia. Em paralelo com essas versões, voltadas para o mercado SOHO (ambiente doméstico e pequenas empresas), a Microsoft lançou também o Windows NT, voltado para o mercado corporativo. O Windows 2000 é na verdade a versão 5 do Windows NT. Trata-se de um sistema operacional diferente, apesar de ser capaz de executar a maioria dos softwares para Windows 9x. Ao longo desses anos, o NT também sofreu um amadurecimento, com maior confiabilidade e segurança, além de ter incorporado alguns recursos do Windows 9x. O Windows 2000 tem uma interface com o usuário muito parecida com a do Windows 9x, além de outros recursos interessantes como Plug and Play e ACPI. Um problema sério para os usuários do Windows NT era a falta de drivers para dispositivos de hardware, já que a maioria dos fabricantes produzia apenas drivers para Windows 9x. A partir do Windows 98, ocorreu uma unificação nos drivers das duas famílias de sistemas. Passou a ser utilizado o padrão WDM (Windows Driver Model). São drivers que funcionam tanto no Windows 9x como no Windows NT/2000. A unificação de drivers, tecnologias e interface visual das duas famílias de sistemas tornou viável a migração definitiva do núcleo NT. O velho núcleo do Windows 9x está sendo aposentado, e em seu lugar, o Windows XP Home usa o núcleo NT/2000, mais sólido e confiável. x-72 Hardware Total Figura 21.60 Tela de logon do Windows XP. Diferenças entre as versões Home e Professional O núcleo é o mesmo, a interface com o usuário é a mesma, mas existem algumas diferenças entre essas duas versões, além do preço. A versão Home é um subconjunto da versão Professional. Além de todos os recursos da versão Home, a versão Professional conta ainda com:     Criptografia e proteção de dados Acesso remoto – a partir de um notebook ou outro PC, acesse o computador principal Suporte a múltiplos processadores Mais recursos para operação em rede Outros recursos são encontrados em ambas as versões, como:     Nova interface com o usuário Facilidades para manipulação de fotos, músicas e filmes Facilidades para criar pequenas redes Recuperação do sistema, similar à do Windows ME Proteção de dados Finalmente o grande público pode ter acesso a um recurso antes só disponível com o Windows NT/2000, que é a proteção de dados. No Windows 9x era possível criar contas para usuários diferentes, inclusive com o uso de senhas, Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-73 mas a diferenciação dizia respeito apenas à organização da área de trabalho, temas, papéis de parede e outras coisas simples. No novo sistema, as pastas Meus Documentos de cada usuário, quando protegidas por senhas, são visíveis apenas pelo usuário atual. Este recurso torna as coisas mais simples para aqueles usuários que compartilham o computador com outros, como é o caso do ambiente doméstico. Finalmente este recuso, disponível há muitos anos no Windows NT, e típico de ambientes corporativos, está agora ao alcance de qualquer usuário doméstico. Preparem-se portanto para o velho problema do “esquecimento de senha”, típico de quem utiliza senhas pela primeira vez. Maior confiabilidade Quem usa o novo sistema conclui que a confiabilidade é maior que a do Windows 9x. O Windows XP tem menos problemas de travamentos e “tela azul”, bem conhecidos dos usuários do Windows 9x. É verdade que o Windows NT/2000 trava menos que o Windows 9x, mas talvez seja precipitado dizer adeus aos velhos travamentos. PCs que usam o Windows NT/2000 normalmente estão em ambientes corporativos, onde são usados menos programas, e normalmente de origem legal e em máquinas de melhor qualidade. PCs do ambiente doméstico muitas vezes têm hardware de má qualidade, usam programas piratas, sofrem instalações com maior freqüência e são muito mexidos pelos usuários. Com certeza boa parte dos problemas vêm daí, e não do fato do Windows 9x ser menos confiável. Estejam preparados, pois o Windows XP Home, usado em máquinas de qualidade inferior, sofrendo instalações quase diárias de novos programas e sofrendo as mais variadas mexidas e arrumadas de usuários diversos, sofrerá tanto quanto o Windows 9x. Boot mais rápido Muitos usuários relacionam o desempenho de um computador ou do sistema operacional com o tempo gasto no processo de boot. Seja como for, o Windows XP realiza um boot mais rápido que o do Windows 9x/ME. Tipicamente demora menos de 20 segundos. Para um boot ainda mais rápido, inferior a 10 segundos, pode ser usada a hibernação, recurso que funciona bem desde o Windows ME, apesar de já estar disponível em versões anteriores. Na hibernação, todo o conteúdo da memória é armazenado em um arquivo especial, e o computador é desligado. Pode ser realmente desligado da rede elétrica, com consumo ZERO de energia. Ao ser ligado, ao invés de passar por todo o processo de boot, apenas é feita a leitura do arquivo de hibernação, sendo transferido para a memória. O processo completo demora de 5 a 10 segundos, dependendo da velocidade do disco rígido e da quantidade de memória. O sistema faz ainda uma otimização em segundo x-74 Hardware Total plano, movendo para o início do disco os arquivos que são mais usados, o que tende a tornar o acesso mais rápido à medida em que os programas são usados mais vezes. Requisitos de hardware A Microsoft avisa que para instalar o Windows XP é preciso que o computador seja no mínimo de 233 MHz com 64 MB de RAM e 1,5 GB de espaço livre no disco, mas que é recomendável ter um PC com 300 MHz ou mais e 128 MB de RAM. Testes realizados por vários especialistas mostraram que PCs com mais de 500 MHz e 256 MB de RAM rodam bem o XP. É bom que usuários do K6-2/550 não fiquem muito animados. Este processador é apenas um pouco mais veloz que o K6-2/300, devido à saturação da cache L2, e não quase 2 vezes mais veloz, como a intuição nos leva a pensar. Usuários desses processadores, principalmente nos PCs com “tudo onboard”, preparem-se para sofrer com o baixo desempenho, assim como os que utilizam as versões mais modestas do Celeron. É claro que não podemos afirmar coisas como “acima de X MHz, rápido, abaixo de X MHz, lento”. Cada caso é um caso, e como ocorre com qualquer novo sistema, quanto mais antigo é o PC, mais lento tenderá a ser. Compatibilidade de software Praticamente todos os softwares que funcionavam no Windows 9x, funcionam também no XP. Certos programas entretanto precisam ser atualizados, como anti-vírus e ferramentas de recuperação e otimização de disco. Há bastante tempo os produtores de software têm criado produtos compatíveis tanto com o Windows 9x/ME quanto com o Windows NT/2000, portanto serão bastante raros os casos de incompatibilidade. Os utilitários compatíveis com o Windows XP são os de versão 2002 ou superiores. A polêmica ativação Sem dúvida uma das questões mais discutidas é o processo de ativação do Windows XP, destinado a combater a pirataria. Uma vez instalado, o Windows XP funciona por um período de 30 a 60 dias (dependendo da versão). A partir daí não funcionará mais, até que o usuário faça a sua ativação. O processo é rápido, dura apenas alguns segundos se feito pela Internet. Pode ser também feito através de uma ligação telefônica tipo “0800”. Durante o processo é fornecido um código de ativação que liberará o uso do Windows XP naquele computador. O sistema não poderá ser instalado em outro computador. Se o computador original sofrer muitos upgrades de hardware, passará a ser considerado um PC diferente, e será preciso ativar o Windows XP novamente. Se o disco rígido for formatado também será preciso repetir a ativação. Muitas pessoas não estão gostando da ativação Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-75 porque dificulta o uso do “amigosoft” (software obtido emprestado com um amigo), e também a instalação do mesmo sistema em várias máquinas diferentes. Existem nos sites dedicados à pirataria, números de ativação genéricos que funcionam com cópias ilegais, mas não é garantido o seu funcionamento, sobretudo quando são feitas atualizações no produto. Segundo a Microsoft, a única informação do usuário passada durante a ativação é o país. Nova interface gráfica O que vemos na tela do computador não é o sistema operacional propriamente dito, e sim a sua interface com o usuário. Até mesmo uma nova interface pode ser instalada sobre um sistema antigo. Esta interface é apenas uma “casca” externa. O mais importante do sistema operacional é o seu núcleo, mas usuários principiantes tendem a pensar que esta interface é o sistema operacional. Por isso, sempre que é lançada uma nova versão de sistema operacional, são também feitas modificações nesta interface. O Windows XP utiliza uma interface mais bonita e colorida. Usuários domésticos e principiantes vão gostar, mas aqueles que precisam trabalhar sem distrações visuais podem usar o comando Temas no Painel de Controle e escolher a aparência clássica do Windows 2000 e ME. Figura 21.61 A nova interface gráfica do Windows XP. Utilitários do Windows ME foram melhorados Programas como o Internet Explorer, Windows Media Player e Windows Movie Maker sofreram vários melhoramentos. Foi melhorado o suporte a x-76 Hardware Total scanners e câmeras digitais. Um outro recurso interessante é o suporte a gravadores de CDs, que agora está embutido no próprio sistema operacional. O Media Player agora permite também reproduzir DVDs. Porque usar o novo sistema? Usuários de novos PCs receberão automaticamente o Windows XP, já que o Windows ME não será mais comercializado. Usuários de PCs antigos não devem fazer a troca de sistema, já que o Windows XP é mais exigente em termos de hardware. Usuários domésticos que dão maior prioridade aos recursos de multimídia e entretenimento, bem como a proteção de arquivos, terão vantagens em usar o novo sistema. O custo do Windows dependerá do uso da versão full ou upgrade. A versão de upgrade (Home e Professional) pode ser usada em PCs com Windows 98, 98SE e ME. A versão de upgrade para XP Professional pode ser usada em PCs com o Windows NT 4, Windows 2000 ou XP Home. PCs com versões mais antigas do Windows não poderão usar versões de upgrades, que são mais baratas. Para facilitar a sua decisão você pode consultar www.microsoft.com ou www.microsoft.com.br, onde existem informações detalhadas e análises feitas pela mídia especializada. Figura 21.62 A nova janela Meu Computador. Conectividade O Windows XP Home e o Windows XP Professional são o mesmo sistema. Ambos são construídos com o núcleo NT/2000, menos sujeito a problemas que o velho núcleo 9x, usado no Windows 95, 98 e ME. Portanto é bom ressaltar que de agora em diante o Windows é um só, e que as diferenças ficam por conta de alguns aplicativos e utilitários que acompanham o sistema. Todos os recursos da versão Home estão incluídos na versão Professional, que conta ainda com outros recursos importantes para o ambiente corporativo. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-77 Apesar do visual incrementado, o Windows XP tem características mais parecidas com as de um sistema profissional que a de um sistema voltado para leigos. Foram por exemplo eliminadas as telas gráficas do processo inicial de instalação. O usuário tem que lidar com sóbrias telas de modo texto. Existe toda uma filosofia de compartilhamento do PC entre vários usuários, gerenciamento de senhas e da figura do administrador, característica de máquinas e sistemas não orientados para leigos. Felizmente a maioria das configurações é feita de forma simples e rápida, através de assistentes. Desktop remoto Este é um recurso típico da versão Professional. Permite que um computador seja acessado e controlado à distância. Não se trata apenas de acessar arquivos e impressoras, recurso disponível desde o Windows 95 graças ao Sevidor Dial-Up e mesmo no Windows 3.x com utilitários semelhantes. O Desktop remoto permite que a área de trabalho de um computador seja reproduzida em outro computador qualquer, passando a aceitar todos os comandos, como se estivessem sendo feitas no PC original. O PC a ser controlado deve obrigatoriamente usar o Windows XP Professional. No computador que será controlado, fazemos o login como administrador e usamos Painel de Controle / Sistema / Remoto. Marcamos então a opção “permitir que usuários se conectem remotamente a este computador”. x-78 Hardware Total Figura 21.63 Habilitando a assistência remota O outro PC, que pode fazer o controle através de uma rede ou da Internet, pode utilizar qualquer versão do Windows, superior à 95. Para que o controle seja feito é preciso que seja feita no PC “mestre” a instalação do programa Remote Desktop Connection. Este programa é encontrado no CD-ROM de instalação do Windows XP Professional. Basta inserir o CD-ROM e usar os comandos “Executar tarefas adicionais” e “Configurar a conexão com uma área de trabalho remota”. O programa passará a constar no menu de acessórios / comunicações. O acesso será imediato se ambos os PCs estiverem na mesma rede. Também pode ser feito o acesso discado. Ao usarmos este programa no computador que irá fazer o controle, é apresentado um quadro para indicação do nome do computador a ser acessado. Clicamos em Conectar, e será apresentado a seguir um quadro para a indicação de nome e senha. Deve ser utilizado o mesmo nome e senha configurado no computador que será acessado. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-79 Figura 21.64 Indicando o nome do computador a ser acessado. Podemos utilizar o botão Opções para fazer algumas configurações úteis na conexão. Podemos por exemplo indicar a resolução e o modo gráfico a serem usados no Desktop que está sendo controlado. Figura 21.65 Indicando as características do desktop a ser controlado. Será então apresentada uma janela com o conteúdo da área de trabalho do computador que está sendo controlado à distância. O ideal é que as dimensões deste desktop sejam configuradas para serem menores que as dimensões do desktop do computador que faz o controle, para que possa ser feita a visualização completa sem o uso de barras de rolamento. O computador original ficará indisponível durante o acesso remoto, mas podemos a qualquer momento, neste computador, terminar a conexão, voltando o controle a ser feito em local. x-80 Hardware Total Note que este recurso já estava disponível antes do advento do Windows XP, através de utilitários como o PC Anywhere, da Symantec. Com a sua incorporação ao Windows, seu uso tende agora a ser mais difundido. Windows Messenger Este recurso está presente também no Windows XP Home. Trata-se de um programa que engloba as funções do ICQ, com recursos de videoconferência, como conversação por áudio e vídeo, e ainda o compartilhamento de controle da área de trabalho. Ao usarmos este comando, seremos inicialmente cadastrados no Passport.NET, uma espécie de central mantida pela Microsoft. Através desta central podemos realizar várias funções, entre elas, localizar pessoas na Internet, como ocorre no ICQ. A comunicação é feita entre dois computadores que utilizam o Windows XP. No primeiro computador checamos se o destinatário está on-line e comandamos um “convite” para conexão. Podemos a partir daí trocar mensagens digitadas, além de utilizar a comunicação por áudio e vídeo. Um comando provoca a exibição da área de trabalho do primeiro computador no segundo computador. Este recurso pode ser utilizado, por exemplo, para que o usuário do segundo computador preste suporte no primeiro. O usuário do primeiro computador pode permitir que o segundo também tenha acesso à sua área de trabalho. A partir de então ambos os usuários controlam o primeiro computador. Fica assim extremamente fácil para um usuário mais avançado ajudar um colega menos experiente com eventuais problemas. A tela do usuário que presta suporte mostrará a área de trabalho do primeiro computador, além de uma janela para comunicação por texto, e ainda voz e vídeo, caso ambos os PCs utilizem câmeras. Figura 21.66 Videoconferência através do Windowsa Messenger. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-81 Este é mais um recurso que antes estava disponível (de forma limitada) com softwares como o PC Anywhere, e agora sendo incorporado no Windows XP, tende a ser mais popular. O Painel de Controle do Windows XP Para obter o Painel de Controle no Windows XP usamos o comando Iniciar / Painel de Controle. O seu aspecto é mais organizado, dividido em categorias, como vemos na figura 67. Se quisermos a visualização clássica basta clicar em “Alternar para o modo de exibição clássico”. Figura 21.67 Painel de Controle no Windows XP. A figura 68 mostra o Painel de Controle já no modo de exibição clássica. Nele encontramos todos os comandos relacionados com o hardware, entre outros, da mesma forma como estamos acostumados nas versões anteriores do Windows. x-82 Hardware Total Figura 21.68 O modo de exibição clássica no Painel de Controle do Windowx XP. Praticamente todos os comandos do Painel de Controle do Windows 9x e do Windows 2000 se aplicam ao Windows XP. O Gerenciador de Dispostivos do Windows XP É preciso usar alguns cliques adicionais para chegar ao Gerenciador de Dispositivos do Windows XP. Usamos o comando Sistema no Painel de Controle, e no quadro apresentado selecionamos a guia Hardware (figura 69). Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-83 Figura 21.69 Propriedades do Sistema. Finalmente clicamos no botão Gerenciador de Dispositivos. Teremos então o acesso à janela do Gerenciador de Dispositivos, bem parecida com a do Windows 9x e similar à do Windows 2000 (figura 70). Figura 21.70 Gerenciador de Dispositivos do Windows XP. x-84 Hardware Total Cada item do Gerenciador de Dispositivos pode ser clicado, dando acesso ao seu quadro de propriedades. Dependendo do dispositivo poderão existir diversas guias não presentes em outros. Por exemplo, uma placa de rede tem uma guia Avançado com configurações específicas sobre a transmissão e recepção de dados, além de uma guia de Gerenciamento de Energia. Nela indicamos se um dispositivo pode ser desligado durante os modos de economia de energia, e também se o dispositivo pode tornar o computador novamente ativo. Figura 21.71 Propriedades de uma placa de rede. Todos os dispositivos possuem uma guia Driver (figura 72), através da qual podemos atualizar um driver, reverter um driver (voltar à versão antiga de um driver, caso uma versão nova tenha apresentado problemas) e desinstalar um driver. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-85 Figura 21.72 Guia de Drivers. Os dispositivos possuem também uma guia Recursos. Nela podemos alterar endereços, canais de DMA e IRQ utilizados pelos dispositivos. Note entretanto que nem todos os dispositivos permitem a alteração. O método de alteração é o mesmo utilizado nas versões anteriores do Windows. Figura 21.73 Guia de recursos de hardware. x-86 Hardware Total A figura 74 mostra uma configuração que é um pouco diferente da encontrada no Windows 9x. Naquele sistema, a ativação das transferências em DMA era normalmente feita no quadro de propriedades de cada unidade de disco ou CD-ROM. No Windows XP esta configuração é feita no quadro de propriedades da interface IDE. Temos acesso às configurações de DMA para os dispositivos Master e Slave de cada interface. Figura 21.74 Configurações avançadas de uma interface IDE. O Gerenciador de Dispositivos do Windows XP é realmente mais rico em possibilidades de configuração que os existentes em versões anteriores do Windows. Na figura 75 vemos um comando que já fez falta para muitos usuários, que é a configuração da região de um DVD. Alguns drives são produzidos para uma região fixa, outros aceitam DVDs de qualquer região, outros permitem que a região seja alterada um número limitado de vezes. Capítulo x - xxxxxxxxxxxxxxxxxx x-87 Figura 21.75 Alterando a região de um DVD. /////// FIM //////// Capítulo 22 Montagem de PCs Montando PCs novos e antigos Todo técnico de hardware tem que ser especialista em montagem de PCs. Primeiro porque ele pode fazer serviços de montagem, passando a ser um pequeno produtor de computadores. Segundo porque para fazer instalações e manutenção em PCs, é preciso saber desmontar a máquina, e montá-la novamente de forma correta. A configuração de um PC novo Se você vai montar um PC novo, identifique para que ele vai ser utilizado. Dependendo da aplicação, poderá ser necessária uma configuração mais avançada. PCs para aplicações simples como processamento de texto e acesso à Internet podem utilizar vídeo onboard, terem processadores mais simples, uma modesta quantidade de memória e um disco rígido de capacidade média. PCs utilizados para aplicações profissionais devem ter uma placa de vídeo melhor, de resolução mais alta, e com recursos 3D, caso sejam usados para aplicações de engenharia, CAD e computação gráfica em geral. Esses PCs também precisam de processadores velozes e generosas quantidades de memória, bem como um disco rígido de alto desempenho. É fundamental o uso de um dispositivo de backup, já que em uma aplicação profissional, dados perdidos poderão representar um grande prejuízo. PCs para serem utilizados com jogos 3D de última geração devem ter uma configuração também avançada, parecida com a dos PCs para uso profissional, e preferencialmente deve ter uma boa placa de som com áudio 3D. Qualidade dos componentes de um PC novo 22-2 Hardware Total Se você vai montar um PC novo, outra questão importante é a qualidade dos componentes utilizados. Existem no mercado brasileiro, componentes de alta qualidade e preços mais elevados, e também componentes de qualidade inferior e preços mais baixos. Se você produzir e vender um PC com peças de má qualidade, seu cliente ficará inicialmente satisfeito com o preço baixo, mas depois de algum tempo ficará insatisfeito com a baixa confiabilidade do comptuador. Você irá perder este cliente. Ao usar peças de melhor qualidade, você conseguirá apenas os clientes mais criteriosos, cientes de que o melhor PC é um pouco mais caro. Em compensação seu cliente ficará satisfeito e o indicará para outras pessoas. Cuidado com a eletricidade estática Por melhor que seja a qualidade dos componentes, tudo pode ser colocado a perder se eles não forem manuseados corretamente. Todos os dias, milhares de chips, placas, discos rígidos, memórias e outros componentes são danificados por descargas eletrostáticas (ESD). Veremos portanto neste capítulo, os cuidados que você deve tomar para não danificar as peças do computador com a eletricidade estática. Dificuldades mecânicas Quem sabe montar um PC, a princípio sabe montar todos. Existem pequenas diferenças em relação ao formato do gabinete. Encontramos gabinetes horizontais e verticais (também chamados de desktop e torre, respectivamente), existem diferenças nos métodos de fixação da placa de CPU, na disposição interna dos drives. Felizmente a diversidade de gabinetes não resulta em dificuldades muito grandes, e para a felicidade dos montadores de PCs, a maioria das etapas da montagem são idênticas. De qualquer forma, antes de detalhar a montagem de PCs, faremos uma apresentação dos principais tipos de gabinetes, o que tornará a montagem ainda mais fácil. As etapas da montagem Dividimos a montagem do PC em etapas independentes. São elas: 1) Preparação da placa de CPU, gabinete e drives Nesta etapa vamos instalar as memórias, o processador e o cooler, além de revisar os jumpers da placa de CPU. Desta forma não precisaremos fazer alterações depois que a placa estiver instalada no gabinete. 2) Fixação da placa de CPU no gabinete Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-3 Veremos aqui os diferentes métodos usados para fixar a placa de CPU no gabinete. Existem os espaçadores plásticos e os parafusos metálicos, existem formas diferentes de posicionar a placa, dependendo do tamanho do gabinete. 3) Fixação dos drives e do disco rígido Drive de disquetes, disco rígido, drive de CD-ROM e até um ZIP Drive interno, devem ser aparafusados ao gabinete. Todos esses drives possuem furos laterais para a colocação dos parafusos que os prenderão ao gabinete. 4) Fixação das placas de expansão Esta é a hora de fixar a placa de vídeo, caso a placa de CPU não utilize vídeo onboard. Certos conectores auxiliares que acompanham algumas placas de CPU também devem ser instalados nesta etapa. 5) Conexão dos cabos Cabos flat que interligam as diversas placas e drives, bem como os cabos de alimentação e demais cabos envolvidos são ligados nesta etapa. 6) CMOS Setup Aqui declaramos a data e a hora, os parâmetros do disco rígido e várias opções de funcionamento do hardware. 7) Formatação do disco rígido Somente depois de realizadas a partição e a formatação lógica o disco rígido estará pronto para receber dados, inclusive para a instalação do sistema operacional. 8) Ajustes finais Esta é a hora de configurar o display digital, organizar os cabos e checar se tudo está funcionando. O computador estará pronto para a instalação do sistema operacional. Logo começaremos a apresentação dessas etapas da montagem, mas antes vamos aos tópicos preliminares, sem os quais toda a montagem pode ser colocada a perder. Cuidado com a eletricidade estática As descargas eletrostáticas (ESD) correm quando os componentes são tocados com as mãos pelos vendedores, técnicos e usuários. Elas resultam em problemas de funcionamento. Tais problemas seriam evitados se essas 22-4 Hardware Total pessoas tomassem os devidos cuidados, o que por sinal não dá trabalho algum. Vejamos então o que são as descargas eletrostáticas, os problemas que causam e como evitá-las. Como ocorrem as descargas eletrostáticas As descargas eletrostáticas ocorrem quando tocamos placas e chips com as mãos. Quando o vendedor coloca uma placa na vitrine, ou quando cola e escreve aquela etiqueta da garantia, ou quando ele retira ou coloca uma placa, chip ou disco rígido na embalagem. Ocorre quando o técnico ou o usuário segura as peças para fazer a instalação. Os vendedores e técnicos deveriam tomar cuidado. Afinal as peças que estão manuseando não pertencem a eles, e sim ao usuário que irá comprá-las. O que são as descargas eletrostáticas Todos se lembram de um belo dia, lá por volta da sexta série do primeiro grau, quando na aula de ciências é apresentada uma experiência com eletricidade estática. Esfregamos uma caneta nos cabelos ou no casaco, tornando-a eletrificada. A caneta passa a atrair para si, pequenos pedacinhos de papel. Os elétrons acumulados na caneta são os responsáveis por esta atração. Quaisquer materiais, quando friccionados entre si, produzem quantidades maiores ou menores de eletricidade estática. Ao se levantar de uma cadeira forrada com material plástico, retirar um casaco de lã ou mesmo ao andar por um carpete, o corpo humano acumula cargas suficientes para gerar uma tensão de alguns milhares de volts. Certamente você já deve ter tomado algum dia, um choque ao abrir a porta de um automóvel, ou mesmo uma porta comum. Tensões estáticas superiores a 3000 volts são percebidas por nós, na forma de um pequeno choque. Tensões mais baixas não chegam a provocar choques, por isso tendemos a não acreditar nas descargas eletrostáticas. Para danificar um chip de memória ou um processador, bastam algumas dezenas de volts. Os estragos causados pelas descargas eletrostáticas Descargas eletrostáticas podem causar dois tipos de falhas: catastróficas e latentes. As falhas catastróficas são as mais fáceis de serem percebidas. A placa, chip ou disco rígido simplesmente não funcionam, mesmo quando novos. O usuário compra um módulo de memória, o vendedor o toca com as mãos. Talvez tenha queimado. O usuário vai instalar o módulo e a memória não funciona. Sendo imediatamente percebida esta falha, o usuário pode ir à loja e solicitar a troca (azar do dono da loja). As falhas latentes são bem piores. O equipamento funciona aparentemente bem, mas depois de Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-5 alguns meses, semanas ou até dias, a falha é manifestada, de forma permanente ou intermitente. Os fabricantes avisam Todos os chips, placas e discos rígidos possuem avisos dos seus fabricantes, alertando sobre os perigos da eletricidade estática. Todos os fabricantes, sem exceção, dão este aviso. Figura 22.1 Etiquetas com advertências sobre a eletricidade estática. Influência da umidade relativa do ar É errado pensar que as descargas eletrostáticas só ocorrem quando o clima é seco. Andar em um carpete pode gerar tensões de 3500 volts se a umidade relativa do ar estiver baixa, ou de apenas 1500 volts se a umidade estiver alta. Esta tensão é mais que suficiente para danificar qualquer chip. Porque não sentimos choque Felizmente não sentimos choque na maior parte das descargas eletrostáticas. Tendemos a não acreditar no perigo devido à ausência de choque. A duração das descargas é tão pequena (bilionésimos de segundo) que não permite estabelecer uma corrente elevada, mesmo sendo a tensão tão alta. Ainda assim é suficiente para danificar os minúsculos transistores que formam os chips. Como proteger os circuitos 22-6 Hardware Total É muito fácil evitar as descargas eletrostáticas. Não dá trabalho algum, é só uma questão de cuidado. Vendedores devem manter os produtos dentro das suas embalagens anti-estáticas. Ao retirá-los da embalagem, devem sempre segurar as placas pelas bordas, sem tocar nos chips e conectores. Um disco rígido deve ser segurado pela sua carcaça, e não pela placa de circuito. Processadores devem ser seguros sem que toquemos nos contatos metálicos. Técnicos e usuários devem tomar os mesmos cuidados, mas como manuseiam os componentes durante muito tempo, precisam ainda realizar uma descarga de segurança. Para isso basta tocar com as duas mãos um corpo metálico, como o gabinete ou a fonte do computador, antes de realizar as instalações de hardware. Um bom laboratório de manutenção deve ter pulseiras anti-estáticas para os seus técnicos. Figura 22.2 Pulseira anti-estática e sua utilização. O ideal é que você utilize a pulseira anti-estática ao manusear componentes de hardware. Além disso, é preciso seguir as regras apresentadas aqui: 1) Antes de manusear os equipamentos, toque suas duas mãos em uma janela metálica, não pintada. Se isto não for possível, toque com as duas mãos a fonte de alimentação do computador. Se a fonte for pintada, toque em outra parte do interior do gabinete que seja de metal, e não pintada (figura 3). Repita esta descarga a cada 15 minutos. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-7 Figura 22.3 Descarregando a eletricidade estática. 2) Segure as placas pelas suas bordas laterais. A figura 4 mostra a forma correta e a forma errada de segurar uma placa. Um disco rígido deve ser segurado pela sua carcaça metálica. A figura 5 mostra a forma correta e a forma errada de segurar um disco rígido. Módulos de memória e processadores também devem ser segurados pelas laterais, sem tocar nos seus contatos metálicos. Figura 22.4 Forma certa e errada de segurar uma placa. Figura 22.5 Forma certa e errada de segurar um disco rígido. O que acompanha cada peça Ao comprar as diversas peças envolvidas na montagem de um PC, é preciso exigir os seus manuais, disquetes, cabos e demais acessórios. Este material 22-8 Hardware Total será necessário para obter sucesso na montagem. Mesmo micros que são vendidos prontos devem ser acompanhados dos manuais e disquetes de suas placas. Vejamos então o que deve acompanhar cada módulo. Placa de CPU Este é o módulo que possui o maior número de acompanhantes. São eles:         Manual da placa de CPU 2 cabos flat IDE Cabo flat para drives Cabos das interfaces seriais e paralelas (nas placas padrão AT) Conectores VGA (em placas AT com vídeo onboard) Conectores de som (em placas AT com som onboard) CD com software de apoio e drivers da placa de CPU Mecanismos de fixação do processador O manual da placa de CPU traz todas as informações necessárias à sua montagem, instalação de memórias, instalação de um novo processador e como realizar o CMOS Setup. São ainda fornecidos os cabos flat para dar acesso às interfaces IDE e interface de drives. Placas padrão ATX possuem as interfaces seriais e paralelas acessíveis por conectores na sua parte traseira, mas as do padrão AT possuem conectores auxiliares para essas interfaces. Placas de CPU ATX com vídeo onboard possuem um conector VGA (DB15) localizado na sua parte traseira. Já as placas AT com vídeo onboard utilizam uma extensão VGA. Da mesma forma, placas ATX com som onboard possuem na sua parte traseira as conexões de áudio e do joystick. As placas de CPU AT, quando possuem som onboard, são acompanhadas de um conector de som, como o mostrado na figura 6. Figura 22.6 Conectores para som, que acompanham placas de CPU AT com som onboard. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-9 As placas de CPU modernas são ainda acompanhadas de um CD-ROM com software de apoio. Podemos encontrar diversos tipos de software:         Drivers de vídeo para Windows e outros sistemas operacionais, no caso de placas de CPU com vídeo onboard. Drivers de som, para placas de CPU com som onboard. Drivers de rede, para placas de CPU com “rede onboard” Drivers de modem, para placas de CPU com modem onboard Driver Ultra DMA AGP Miniport Driver Drivers do chipset Software para monitoração de temperatura e voltagem. Figura 22.7 Conectores das interfaces seriais e paralelas que acompanham as placas padrão AT. Assim como ocorre com qualquer placa de vídeo e placa de som, as placas de CPU que englobam circuitos de vídeo e som necessitam de drivers apropriados para que esses circuitos funcionem. As placas de CPU cujas interfaces IDE são capazes de operar nos modos ATA-33, ATA-66 e ATA-100 são acompanhadas de um driver que ativa esses modos de operação. As versões mais recentes do Windows possuem drivers similares, mas quando a placa de CPU possui um chipset mais novo, não suportado pelo Windows, é preciso utilizar o driver que o fabricante fornece neste CD. Muitas placas são acompanhadas de um software de monitoração, através do qual vários itens do seu funcionamento são checados: temperatura do processador, temperatura do interior do gabinete, velocidade de rotação dos coolers, quantidade de memória livre, espaço em disco, tensões geradas pela 22-10 Hardware Total fonte, tensões que alimentam o processador, etc. Quando são detectadas condições críticas, este software informa ao usuário, que pode providenciar o fechamento dos programas em execução antes que o problema se torne mais sério, ou até mesmo desligar o computador. Desta forma é reduzida a chance de perda de dados. Placa de vídeo Esta placa em geral é acompanhada do seguinte material:    Manual da placa CD-ROM com drivers SVGA e utilitários Algumas são acompanhadas de jogos e outros softwares Nem sempre o manual é necessário para a montagem do computador, mas sempre existem informações técnicas valiosas. Por exemplo, certas placas antigas permitem a instalação de mais memória de vídeo. Podem ser expandidas de 1 MB para 2 ou 4 MB. As instruções para esta expansão estão explicadas no seu manual. Existem também tabelas que mostram os modos gráficos que a placa pode utilizar. Tais informações podem ser úteis para regular o funcionamento da placa, com o objetivo de aproveitar melhor os recursos do monitor. No CD-ROM que acompanha a placa de vídeo, é possível encontrar, além de utilitários que permitem o seu controle, drivers para habilitar o seu funcionamento em vários sistemas operacionais. Disco rígido O disco rígido é em geral acompanhado de:   Manual Disquete com driver LBA O manual é sempre muito importante. Certos modelos de disco rígido possuem estampadas na sua carcaça um resumo das informações mais importantes do seu manual. O disquete com o driver LBA é necessário apenas para fazer a instalação em PCs com BIOS antigos. As antigas versões de BIOS disponíveis não eram capazes de operar diretamente com discos rígidos com capacidades acima de 504 MB. Os fabricantes de discos rígidos passaram então a fornecer um disquete com um software que adiciona a função LBA (Logical Block Address), permitindo o uso de discos IDE com até cerca de 8 GB. As atuais placas de CPU já possuem no BIOS a função Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-11 LBA, e portanto podem acessar discos IDE acima de 504 MB, sem a necessidade do uso deste driver. Por isso, muitos fabricantes deixaram de fornecer este disquete, mas oferecem este software através da Internet. Depois que a função LBA foi implantada, os BIOS dos PCs passaram a permitir acessos a discos rígidos de até 2 GB. Logo surgiram discos com capacidades acima de 1 GB, e a nova barreira ficou próxima. Novas alterações na função LBA tornaram o BIOS capaz de acessar discos com capacidades maiores que 2 GB, podendo chegar até 8,4 GB. Surgiram então discos com 2,5 GB, 3 GB, 4 GB. Já no início de 1998, discos de 4 GB eram comuns, e começavam a chegar ao mercado, modelos de 6 GB e 8 GB, aproximando-se então da barreira dos 8 GB. Os BIOS das placas de CPU desta época já incluíam suporte para discos rígidos com capacidades acima de 8 GB. Por outro lado, se for necessário utilizar um disco com capacidade maior que esta, em PCs com BIOS que só permitem chegar a 8 GB, será preciso instalar um software de apoio que acompanha o disco rígido. São programas como o Disk Manager e o EZ Drive, os mesmos que no final de 1994 permitiam aos PCs com BIOS antigos, ultrapassar a barreira dos 504 MB. Se a sua placa de CPU é nova (posterior a jan/1998), certamente o seu BIOS já permite acessar discos com mais de 8 GB, e você não precisará utilizar o disquete que o acompanha, ou então fazer uma atualização de BIOS. OBS.: Os fabricantes de placas de CPU oferecem atualizações de BIOS, através da Internet. As memórias ROM que são usadas nas placas de CPU modernas são do tipo Flash ROM, ou seja, podem ser reprogramadas eletricamente pelo próprio usuário, através de software apropriado, fornecido pelo seu fabricante. Se você conhece o endereço do site na Internet do fabricante da sua placa de CPU, pode fazer o download da nova versão de BIOS para a sua placa. Sua placa de CPU passará então a contar com novos recursos, como por exemplo, o suporte a discos IDE com mais de 8 GB. Drive de CD-ROM Praticamente todos os drives de CD-ROM são acompanhados de um manual, além de um disquete com drivers que permitem o seu funcionamento no modo MS-DOS. Este é um erro freqüentemente cometido por quem instala um drive de CD-ROM pela primeira vez. Não é preciso, e nem é recomendável utilizar o driver existente neste disquete, pois o Windows já possui seus drivers nativos para controlar o drive de CD-ROM. Confira então o material que acompanha o seu drive:    Manual Disquete com driver para MS-DOS Cabo de áudio 22-12   Hardware Total Cabo flat IDE Parafusos de fixação Monitor Junto com o monitor é fornecido um manual com características técnicas. Em geral o monitor não requer nenhum tipo especial de configuração. Basta conectá-lo à placa SVGA e estará pronto para funcionar. Entretanto, as informações do seu manual são extremamente úteis. Por exemplo, existem indicações sobre as suas freqüências horizontais e verticais de funcionamento, o que facilita a regulagem da placa SVGA para obter a melhor imagem possível no monitor. Os monitores modernos são Plug-and-Play. São detectados pelo Windows, e a seguir seus drivers são instalados. Esses drivers informam ao Windows as freqüências e resoluções suportadas, bem como o funcionamento dos modos de economia de energia. Alguns monitores são acompanhados de um disquete com seus drivers. Se o Windows não tiver drivers para o seu monitor, você pode usar os existentes neste disquete. Mouse Para funcionar em ambiente Windows, o mouse não requer, em geral, nenhum software especial. Mesmo assim, algumas vezes o mouse é acompanhado de um disquete com um software que permite o uso de seus três botões, já que os drivers para Windows em geral dão acesso a apenas dois botões. Também é fornecido neste disquete um “driver de mouse para DOS”. Ele é necessário para fazer com que possa ser usado sob o MS-DOS, sem a presença do Windows, como por exemplo, em jogos antigos. Se você não tiver um driver de mouse para o modo MS-DOS, pode utilizar o que acompanha outro mouse, pois esses softwares em geral são compatíveis entre si. Gabinete Muitos gabinetes possuem na sua parte frontal, um display digital para indicar o clock do processador. O valor mostrado neste display deve ser programado pelo próprio usuário, através de instruções existentes no manual do gabinete. Normalmente este manual consiste em uma única folha com as instruções para a ligação do display na fonte de alimentação, na placa de CPU, e para a programação de seus números. Gabinetes sem display em geral não possuem manual. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-13 Drive de disquete Drivers de disquete não são acompanhados de manual algum. Não necessitam de configurações especiais, nem drivers. Teclado Teclados também não são acompanhados de manuais ou drivers, mas existem algumas exceções. Os chamados teclados multimídia são fornecidos com um CD-ROM contendo um software que habilita o funcionamento dos seus botões especiais (Play, Stop, Volume, etc.). Modem, placa de rede, placa de som Todas essas placas são fornecidas com manual e um CD ou disquete com drivers e utilitários. Além do driver, o modem é acompanhado de programas de comunicação. Um cabo telefônico padrão RJ-11 também acompanha o modem. Placas de rede são acompanhadas de drivers e em alguns casos, programas de gerenciamento e diagnóstico de rede. Placas de som são acompanhadas de drivers, aplicativos sonoros e em alguns casos, jogos. Algumas placas de som são também acompanhadas de um cabo de áudio para ligação com o drive de CD-ROM. Conexão das partes A conexão das partes que formam um PC é bastante simples, seja no caso de placas de CPU AT, seja no caso de placas de CPU ATX, seja em gabinetes horizontais ou verticais, grandes ou pequenos. Vamos inicialmente mostrar como as diversas peças são interligadas, e na próxima seção veremos como ficam posicionadas no gabinete. Conexão das partes em um sistema padrão AT Podemos ver as conexões na figura 8. Nesta figura estamos representando um PC completo, com exceção do gabinete. No centro de tudo está a placa de CPU. Nela estão ligados diversos dispositivos:        Teclado Mouse - na interface COM1 Impressora - na interface paralela Drive de disquetes Disco rígido Drive de CD-ROM Painel frontal do gabinete 22-14  Hardware Total Fonte de alimentação *** 75% *** Figura 22.8 Ligações em uma placa de CPU AT PCs mais antigos apresentam conexões bem parecidas com as mostradas na figura 8. A principal diferença é a presença da placa IDEPLUS, na qual ficam ligados os drives de disquetes, o disco rígido, o drive de CD-ROM, ou mouse e a impressora. O teclado é ligado diretamente no conector existente na parte traseira da placa de CPU. O mouse é ligado em uma das interfaces seriais existentes na placa de CPU (COM1 e COM2), sendo que normalmente é ligado na COM1. A impressora é ligada na LPT1, a interface paralela existente na placa de CPU. Tanto o drive para disquetes como o disco rígido e o drive de CD-ROM são ligados nas respectivas interfaces existentes na placa de CPU, através de cabos flat apropriados. O ideal é ligar o disco rígido na interface IDE primária, e o drive de CD-ROM na interface IDE secundária. Na placa de CPU é feita a conexão da placa SVGA, na qual é ligado o monitor. Quando a placa de CPU tem vídeo onboard, é usado um conector auxiliar para ligar a saída de vídeo da placa de CPU até um conector DB-15, a ser instalado na parte traseira do gabinete. A fonte de alimentação é ligada à tomada da rede elétrica, e possui uma saída para a ligação da tomada do monitor. Existem saídas para fornecer corrente para a placa de CPU, os drives e o disco rígido. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-15 Conexão das partes em um sistema padrão ATX Podemos ver as conexões na figura 9. Observe que as conexões são muito parecidas com as de um sistema AT, exceto pelo formato da placa de CPU, e pelas conexões existentes na sua parte traseira. No centro de tudo está a placa de CPU. Nela estão ligados diversos dispositivos:        Teclado Mouse Impressora Drive de disquetes Disco rígido Painel frontal do gabinete Fonte de alimentação *** 100% *** Figura 22.9 Ligações em uma placa de CPU ATX. O teclado é ligado diretamente no conector existente na parte traseira da placa de CPU. Neste tipo de placa, é usado um conector de teclado padrão PS/2. O mouse é ligado em uma das interfaces seriais existentes na placa de CPU (COM1 e COM2), ou então na interface para mouse padrão PS/2. A impressora é ligada na LPT1, a interface paralela existente na placa de CPU. Tanto o drive para disquetes de 3½” como o disco rígido e o drive de CDROM são ligados nas respectivas interfaces existentes na placa de CPU, através de cabos flat apropriados. 22-16 Hardware Total Ainda na placa de CPU é feita a conexão da placa SVGA, na qual é ligado o monitor. Esta placa poderá ser do tipo PCI ou AGP, mas preferencialmente AGP nos sistemas em que é necessário um bom desempenho 3D. Quando a placa de CPU possui vídeo onboard, o monitor é ligado no conector VGA existente na parte traseira da placa de CPU, junto aos demais conectores. A fonte de alimentação é ligada à tomada da rede elétrica, e possui uma saída para a ligação da tomada do monitor. Existem saídas para fornecer corrente para a placa de CPU, os drives e o disco rígido. Etapa 1: Preparativos Começamos agora a montagem propriamente dita. Esta é uma etapa mais de preparação do que de montagem. Mãos à obra! 1) Abra o gabinete, o que normalmente é feito pela remoção de parafusos localizados na sua parte traseira. Figura 22.10 Abrindo o gabinete. 2) Conecte a fonte de alimentação na chave liga-desliga (nos gabinetes AT). Normalmente esta conexão já vem feita de fábrica, mas caso não esteja feita, use as instruções existentes na etiqueta da fonte de alimentação para ligar os 4 fios da chave liga-desliga. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-17 Figura 22.11 Ligando a fonte de alimentação AT na chave liga-desliga do gabinete. Na fonte de alimentação existe uma etiqueta com as instruções. 3) Conecte o display do gabinete na fonte de alimentação. Figura 22.12 Ligação do display na fonte de alimentação. 4) Identifique os conectores do painel do gabinete: Reset, Speaker, etc. Normalmente os nomes estão indicados no conector interno, mas caso não estejam, será preciso seguir os fios até o painel para descobrir qual é o Reset, qual é o Speaker, etc. 22-18 Hardware Total Figura 22.13 Identificando os conectores do painel. 5) Separe os manuais das placas, do gabinete e do disco rígido. 6) Identifique no manual da placa de CPU onde estão explicadas as conexões do painel frontal do gabinete. Identifique na própria placa de CPU quais são esses pontos de conexão. Figura 22.14 Instruções para conectar o painel do gabinete na placa de CPU. 7) Identifique no manual da placa de CPU onde está explicado o CMOS Setup. 8) Separe os parafusos que acompanham o gabinete. A maioria deles recai em duas categorias distintas, que aqui chamamos de Classe 1 e Classe 2. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-19 Figura 22.15 Parafusos do gabinete. 9) Correlacione os furos existentes no gabinete com os furos existentes na placa de CPU. Identifique quais furos usarão parafusos hexagonais e quais usarão espaçadores plásticos. Coloque espaçadores plásticos nos furos apropriados da placa de CPU. Note que existem alguns espaçadores plásticos que possuem rosca na parte inferior, como se fossem parafusos de plásticos. Esses espaçadores devem ser instalados no gabinete, e a placa de CPU será posteriormente encaixada sobre eles. Figura 22.16 Furos do gabinete. 10) Prenda no gabinete os parafusos hexagonais que irão fixar a placa de CPU. 22-20 Hardware Total Figura 22.17 Fixando os parafusos hexagonais. 11) Retire todas as 8 lâminas que tampam as fendas da parte traseira do gabinete, para que possam ser alojadas as placas de expansão. Em alguns casos, esta providência pode não ser necessária, pois alguns fabricantes fornecem as lâminas em separado, dentro da caixa onde ficam os parafusos e demais acessórios. *** 35% *** Figura 22.18 Retirando as lâminas traseiras do gabinete. 12) Com a ajuda de uma chave de fenda, abra as fendas localizadas na parte traseira do gabinete, próprias para a fixação dos conectores das interfaces seriais e da paralela (nos gabinetes AT). Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-21 *** 35% *** Figura 22.19 Fendas para os conectores das portas seriais e paralelas. 13) Configure os jumpers da placa de CPU que definem o clock interno e externo, e a voltagem do processador. Cheque se os demais jumpers da placa precisam ser reconfigurados. Habilite o jumper que ativa o fornecimento de corrente da bateria para o CMOS. *** 75% *** Figura 22.20 Configure os jumpers da placa de CPU. 14) No caso de placas de CPU para processadores em forma de cartucho (Slot 1 ou Slot A), faça a montagem das bases de sustentação do processador e do dissipador. 22-22 Hardware Total Figura 22.21 Mecanismo de sustentação do cartucho. 15) Instale o processador no seu soquete. Figura 22.22 Instalando o processador. 16) Acople o cooler no processador. Aplique um pouco de pasta térmica entre o processador e o cooler. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-23 Figura 22.23 Cooler acoplado no processador. 17) Identifique no manual da placa de CPU onde é explicada a instalação de memórias. Instale as memórias na placa, de acordo com as instruções do seu manual. Preencha inicialmente o banco 0, normalmente indicado como DIMM-0 no manual da placa de CPU. Figura 22.24 Instale as memórias. 18) Identifique na placa de CPU os conectores nos quais serão encaixados cabos flat. São os conectores das interfaces IDE e da interface de drives. No caso de placas de CPU padrão AT, existem ainda os conectores da interface paralela e das seriais. Observe que existem dois conectores IDE, e caso você utilize apenas uma das interfaces IDE existentes na placa de CPU, deve ser dada preferência à interface primária. Em todos os conectores que receberão cabos flat, identifique a posição do pino 1, através de inspeção visual direta ou através do diagrama desenhado no manual da placa de CPU. 22-24 Hardware Total Figura 22.25 Conectores IDE e do drive de disquetes. 19) Identifique os cabos flat que você irá usar: o da interface IDE, o da interface de drives, das seriais e da paralela. Observe o fio vermelho de cada um desses cabos, que deverão corresponder ao pino 1 dos respectivos conectores. Figura 22.26 Cabos flat IDE. 20) Identifique no drive de disquetes, no disco rígido e no drive de CDROM, a posição do pino 1 de seus conectores. Isto pode ser feito por inspeção visual direta. No caso do disco rígido, podemos ainda consultar o seu manual, onde normalmente existe um desenho que traz, entre outras informações, a localização do pino 1. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-25 Figura 22.27 Verifique a posição do pino 1. 21) Teste os parafusos que serão usados para fixar o drive de disquetes, o disco rígido e o drive de CD-ROM. Basta colocar os parafusos nas suas partes laterais. Feito isto, separe esses parafusos para que sejam usados no momento da fixação. Figura 22.28 Teste os parafusos. 22) Teste os parafusos que serão usados para fixar as placas de expansão. Basta colocá-los nos seus locais e depois retirá-los. Separe-os para que sejam usados no momento oportuno. 22-26 Hardware Total Figura 22.29 Teste os parafusos para fixar as placas de expansão. 23) Identifique os conectores que partem da fonte de alimentação. Observe que existem conectores de 4 pinos para alimentar os drives e o disco rígido. No caso de fontes AT, existem dois conectores de 6 pinos para alimentar a placa de CPU. No caso de fontes ATX, a placa de CPU é alimentada por um conector de 20 pinos. As fontes ATX12V possuem ainda dois conectores adicionais, um para 12V e outro para as tensões de +5V e +3,3V. Este tipo de fonte é mais usada em PCs equipados com o Pentium 4, mas estão se tornando bastante comuns e usadas também em outras plataformas. Figura 22.30 Conectores da fonte de alimentação. 24) Cuidado para não cortar as mãos nas arestas metálicas do interior do gabinete. 25) Muitas fontes de alimentação possuem na sua parte traseira uma chave seletora 110 volts / 220 volts. Posicione esta chave de acordo com a voltagem da sua rede elétrica. Se você esquecer este detalhe poderá perder muito tempo quebrando a cabeça, ou na pior das hipóteses pode queimar a fonte e as placas do computador. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-27 *** 35% *** Figura 22.31 Chave 110/220. 26) Em muitos gabinetes existe um display digital que serve para indicar o clock do processador. Entretanto, este display não é um medidor de clock, ou seja, não mostra de forma automática o clock. Programe o display de acordo com as instruções do seu manual. 27) Será preciso abrir caminho para introduzir a placa de CPU. Em gabinetes horizontais, podemos em geral colocá-la no lugar sem obstrução de partes do gabinete. Em gabinetes tipo mini-torre, em geral será preciso retirar uma das tampas da sua parte inferior, através da remoção de parafusos (figura 32). Em certos modelos de gabinete, a tampa inferior é fixa, mas a peça onde são alojados o disco rígido e o drive de disquetes é removível, através de um parafuso (figura 33). Finalmente, existem gabinetes torre que possuem uma tampa lateral removível. Esta tampa é removida para permitir a fixação da placa de CPU (figura 34). Uma vez fixada a placa de CPU, esta tampa é aparafusada novamente ao gabinete. Existem ainda casos de gabinetes muito espaçosos que não requerem nenhum tipo de remoção para dar passagem à placa de CPU. Você deverá observar o seu gabinete e verificar se a placa de CPU pode ser introduzida diretamente ou se é preciso abrir caminho através de um dos métodos mostrados aqui. 22-28 Hardware Total Figura 22.32 Retirando a tampa inferior do gabinete torre para dar espaço à introdução da placa de CPU. Figura 22.33 Removendo o painel interno dos drives de 3½” para dar espaço à introdução da placa de CPU. Figura 22.34 Gabinete torre com tampa lateral removível. 28) No caso de gabinetes AT, ligue o display (caso o possua) na fonte de alimentação. Feito isto, você poderá ligar a fonte na rede elétrica e ligar o gabinete. Verifique se o display digital está aceso. Não se preocupe com o Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-29 número que for mostrado. Caso o display acenda, significa que tanto o display como a chave liga-desliga estão corretamente acoplados à fonte. Feito este teste, desligue o gabinete e desconecte a fonte da rede elétrica. 29) É muito importante lembrar que a montagem deve ser feita com o computador desligado da tomada. A tomada deve ser ligada na rede elétrica apenas ao término da montagem. Se for necessário alterar alguma conexão, devemos, antes de mais nada, desligar o computador através da chave ligadesliga. Para uma segurança ainda maior, podemos desligar a tomada da rede elétrica. Qualquer conexão ou remoção de placas, cabos e chips deve ser realizada com o computador desligado. Interior dos gabinetes Nesta primeira etapa da montagem, você já estará lidando com o gabinete. Existem gabinetes de vários tipos e tamanhos. Essas diferenças são um pequeno obstáculo para quem quer aprender a montar um computador, mas não chega a ser uma dificuldade séria. Apesar de todas as diferenças, os diversos modelos de gabinetes são bastante parecidos. Os principais tipos de gabinetes são: AT horizontal AT mini-torre AT midi-torre AT torre grande ATX horizontal ATX mini-torre ATX midi-torre ATX torre grande Quando um gabinete é muito compacto, a montagem não chega a ficar difícil, porém é mais trabalhosa. Ficamos com menos espaço para trabalhar, e freqüentemente precisamos retirar peças para ter acesso às placas e conectores. Por exemplo, em certos gabinetes é preciso retirar a fonte de alimentação para ter acesso ao processador. 22-30 Hardware Total *** 75% *** Figura 22.35 Diferenças entre um gabinete horizontal e um vertical. A figura 35 mostra a diferença básica entre um gabinete horizontal e um vertical. Quando o gabinete vertical é colocado na posição deitada, ele fica com uma disposição muito semelhante à do modelo horizontal. Em ambos os casos, a parte esquerda é usada para alojar a placa de CPU e as placas de expansão. Na parte direita temos a fonte de alimentação (parte traseira) e os locais para a instalação do drive de CD-ROM, drive de disquetes e disco rígido (parte frontal). *** 75% *** Figura 22.36 Diferenças entre modelos AT e ATX Também bastante sutis são as diferenças entre gabinetes AT e ATX. A figura 36 mostra dois modelos bastante parecidos. Observe que o modelo ATX possui uma fenda na sua parte traseira, na qual será encaixado o bloco de conectores existente na placa de CPU ATX. Também são diferentes as formas de ligar a fonte de alimentação AT e a fonte ATX. A fonte AT é ligada através de uma chave liga-desliga da qual partem 4 fios que vão diretamente à fonte. A fonte ATX é ligada através de uma chave de baixa corrente, da qual partem dois fios com um pequeno conector que é ligado na placa de CPU. Você poderá ainda ficar surpreso ao encontrar uma combinação bastante estranha, a princípio: gabinete AT com fonte ATX. Eles são destinados a placas de CPU padrão AT que possuem dois conectores de alimentação, sendo um AT e outro ATX. Este tipo de placa pode portanto ser alimentada por uma fonte ATX, mesmo sendo instalada em um gabinete AT. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-31 Figura 22.37 Conectores de alimentação AT e ATX na mesma placa de CPU. Muitas vezes os gabinetes compactos oferecem dificuldades para a instalação da placa de CPU. Em alguns modelos mini-torre é preciso remover uma tampa inferior. Em outros casos é preciso retirar a bandeja na qual são fixos o drive de disquetes e o disco rígido. Em outros casos é preciso remover a chapa lateral do gabinete, na qual é montada a placa de CPU. Esses três casos foram mostrados nas figuras 32, 33 e 34 da seção anterior. A figura 38 mostra um outro caso. Trata-se de um gabinete mini-torre ATX, muito baixo para comportar ao mesmo tempo a placa de CPU e a fonte lado a lado. Para que ficasse bem compacto, seu fabricante optou por colocar a fonte sobreposta à placa de CPU. Desta forma é preciso retirar a fonte de alimentação para ter acesso ao processador e às memórias. Figura 22.38 Neste gabinete é preciso retirar a fonte de alimentação para ter acesos ao processador. 22-32 Hardware Total Gabinetes verticais são produzidos com diversas alturas. A diferença entre eles é bastante sutil. O compartimento para a instalação das placas é o mesmo. O que varia é o número de locais para a instalação de drives. Nos gabinetes maiores, os drives e a fonte de alimentação podem ficar mais afastados da placa de CPU. A figura 39 mostra um gabinete torre tamanho grande (full tower). Além de apresentar maior espaço interno, este gabinete possui locais para instalação de vários drives, além de locais para instalação de ventiladores adicionais. *** 75% *** Figura 22.39 Gabinete torre grande. Como vemos, existem muito mais semelhanças que diferenças entre os vários modelos de gabinetes. Por isso quem está acostumado a montar PCs com um tipo de gabinete, certamente terá facilidade para fazer o mesmo com outros tipos de gabinetes. Mesmo assim, não se preocupe. Neste capítulo mostraremos as etapas da montagem ilustrando as diversas situações, em função das pequenas diferenças entre os gabinetes. Etapa 2: Montagem da placa de CPU Neste ponto a placa de CPU já estará com o processador e o cooler instalados (exceto no caso do Pentium 4, que deve ser instalado depois que a placa de CPU já está fixa ao gabinete). As memórias já estão instaladas e os jumpers estão corretamente configurados. Preparação prévia do gabinete Você também já preparou o gabinete para receber a placa de CPU. Podem ter ocorrido diversas situações, dependendo do formato e do tamanho do gabinete: Capítulo 22 – Montagem de PCs 1) Remoção 2) Remoção 3) Remoção 4) Remoção 22-33 da bandeja que aloja o disco rígido e o drive de disquetes do fundo do gabinete da chapa onde a placa de CPU será fixada da fonte para abrir caminho para a placa de CPU *** 75% *** Figura 22.40 Abrindo caminho para a placa de CPU. O processo a ser usado depende do tipo e do tamanho do gabinete. Existem gabinetes que são tão espaçosos que não precisam de providências especiais para a colocação da placa de CPU. É o caso dos gabinetes torre tamanho grande (full tower ou “torrão”), de alguns gabinetes torre tamanho médio, e alguns gabinetes horizontais. O gabinete neste ponto já deverá estar com os parafusos hexagonais instalados. Alguns gabinetes são acompanhados de parafusos plásticos. Esses parafusos devem ser fixados no gabinete, e a seguir a placa de CPU é encaixada sobre os mesmos. 22-34 Hardware Total Figura 22.41 Parafusos metálicos hexagonais e parafusos plásticos. Fixação da placa de CPU Finalmente fixamos a placa de CPU ao gabinete. Normalmente nos modelos ATX, basta apoiar a placa sobre os parafusos metálicos hexagonais e se for o caso, encaixá-la nos parafusos plásticos. Em alguns gabinetes são usados espaçadores plásticos, que devem ser encaixados na placa de CPU e a seguir introduzidos em fendas existentes no gabinete. Use a seguir parafusos com arruelas isolantes para fixar a placa de CPU. Devem ser aparafusados sobre os parafusos metálicos hexagonais. Figura 22.42 Espaçadores plásticos devem ser encaixados na placa de CPU e depois introduzidos nas fendas do gabinete. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-35 *** 100% *** Figura 22.43 Parafusos com arruelas isolantes devem ser fixados sobre os parafusos hexagonais. Colocação do painel dos conectores ATX Placas de CPU ATX possuem na sua traseira, um bloco de conectores. Esses conectores devem ser adaptados a uma chapa metálica, contendo encaixes para os mesmos. Em alguns gabinetes, esta chapa metálica é fixa, mas este procedimento é raro, já que podem existir diferentes configurações de conectores. Muitos gabinetes são acompanhados de uma, duas e até três chapas com diferentes furações, visando compatibilidade com as diversas configurações de conectores. Finalmente, muitas placas de CPU são acompanhadas de uma chapa com a furação exata para os seus conectores. Este é o tipo mais indicado a ser instalado. Ao fixar a placa de CPU no gabinete, temos antes que verificar como este painel será montado. Em alguns casos, o painel deve ser colocado no gabinete pela sua parte interna, antes de ser instalada a placa de CPU. Em outros casos o painel é montado e aparafusado pela parte traseira externa do gabinete, o que deve ser feito depois que a placa de CPU já está montada. *** 75% *** Figura 22.44 A chapa metálica que cobrirá os conectores de uma placa ATX pode, dependendo do caso, ser montada internamente ou externamente. Caminho para fixar os drives Os drives de disquetes, disco rígido e drive de CD-ROM serão colocados na etapa seguinte, depois que a placa de CPU já está fixa ao gabinete. Entretanto existem alguns casos em que os drives precisam ser instalados antes da placa de CPU. É quando o gabinete é muito compacto e a placa de CPU é muito comprida. Isto ocorre especificamente em gabinetes torre. A placa de CPU pode obstruir uma das partes laterais dos drives, tornando impossível aparafusá-los adequadamente. Muitos montadores de PCs só 22-36 Hardware Total percebem isso depois que a placa de CPU já está fixa ao gabinete, e por preguiça, acabam aparafusando os drives apenas de um dos lados. O procedimento correto é aparafusar os drives de ambos os lados. Portanto, antes de instalar a placa de CPU no gabinete, verifique se depois que ela estiver fixa será possível acessar ambas as partes laterais de todos os drives. Se você concluir que uma das partes laterais vai ficar inacessível, então instale os drives antes da placa de CPU. *** 75% *** Figura 22.45 Às vezes a placa de CPU pode obstruir a parte lateral dos drives. Neste caso os drives devem ser instalados antes da placa de CPU. Fixação do Pentium 4 O processador Pentium 4, seu mecanismo de retenção e seu cooler devem ser instaldos depois que a placa de CPU está fixada no gabinete. Antes da placa ser instalada, devem ser colocados os 4 parafusos hexagonais mostrados na figura 46. *** 35% *** Figura 22.46 Os parafusos hexagonais nos quais serão presos o cooler e o mecanismo de fixação do Pentium 4. Depois que a placa está no seu lugar, instalamos o mecanismo de retenção e o cooler, como mostra a figura 47. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-37 Figura 22.47 Fixando o Pentium 4 e o seu cooler. Conexões na placa de CPU Se você precisou retirar a fonte para instalar a placa de CPU, pode aparafusar a fonte de alimentação no seu local definitivo. Conecte a fonte de alimentação na placa de CPU. A figura 48 mostra esta conexão. No caso de fontes ATX, não há perigo de inversão, pois o conector só encaixa da forma correta. No caso de fontes AT, é preciso tomar cuidado para não errar a posição. Ligue os dois conectores de 6 vias que partem da fonte AT ao conector de 12 vias existente da placa de CPU. Faça a ligação de forma que os 4 fios pretos fiquem juntos na parte central do conector. Figura 22.48 Conectando a fonte de alimentação na placa de CPU. Faça a conexão do RESET e do SPEAKER na placa de CPU. Nos modelos ATX, ligue também o conector Power Switch. Não precisa ligar agora as demais conexões, mas se quiser pode ligá-las também: Power LED, IDE LED e Keylock. 22-38 Hardware Total *** 35% *** Figura 22.49 Ligações para o Painel frontal do gabinete. Ligue o cooler frontal do gabinete. Este é um cooler adicional que deve ser usado com os processadores que esquentam muito, tipicamente aqueles que dissipam mais de 30 watts. Todas as placas de CPU modernas possuem uma conexão Chassis FAN, que deve ser usada para este propósito. Não confunda com o conector CPU FAN, que deve ser usado para o cooler do processador. Figura 22.50 Ligação do cooler frontal do gabinete. Mesmo quando o processador dissipa menos de 30 watts, pode ser interessante instalar um cooler frontal, caso o PC tenha outros dispositivos que dissipam muito calor, como um gravador de CDs e uma placa 3D. No caso de placas de CPU antigas que não possuem conexões para coolers, você pode ligar o cooler frontal diretamente na fonte de alimentação. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-39 *** 75% *** Figura 22.51 Tipos de conexões para o cooler do processador. A figura 51 mostra na parte (A), a conexão de um cooler para processador, ligado na placa de CPU. Todos os modelos modernos são deste tipo. Em (B) vemos um modelo de cooler antigo, que era ligado na fonte de alimentação. Rápida checagem e ligação do computador O computador já pode ser ligado pela primeira vez. Ele ainda não vai funcionar, mas você já poderá ver os ventiladores girando, e a seguir o SPEAKER emitirá beeps, indicando a ausência de placa de vídeo. Antes de liga-lo, verifique mais uma vez:        Fonte de alimentação com a chave 110/220 na posição correta Fonte de alimentação ligada na placa de CPU Conectores Speaker, Reset e Power Switch ligados corretamente Processador instalado e cooler acoplado ao processador Cooler ligado no conector CPU FAN da placa de CPU Coolers de modelos antigos devem ser ligados na fonte de alimentação Módulos de memória corretamente instalados Feitas essas checagens, o computador pode ser conectado à rede elétrica e ligado. Os coolers irão funcionar e ouviremos um BEEP vindo do PC Speaker. Este BEEP é um código de erro que indica que “a placa de vídeo não está funcionando”. Se a placa de CPU tiver vídeo onboard, outro tipo de erro pode ser apresentado, através de uma seqüência de beeps, indicando “teclado não conectado” ou “erro no acesso a disco”. Seja qual for o tipo de erro, é normal neste ponto. O erro reportado através de BEEPS pelo PC Speaker indica que a placa de CPU está funcionado. Desligue o computador e desconecte-o da rede elétrica. Etapa 3: Montagem dos drives Esta etapa não depende do fato do gabinete ser AT ou ATX. As pequenas diferenças dependem muito mais do fato do gabinete ser horizontal e 22-40 Hardware Total vertical. Mesmo considerando gabinetes do mesmo tipo (horizontal ou vertical), pequenas diferenças ainda podem ocorrer, como mostraremos aqui. Gabinetes espaçosos possuem vários locais para a instalação de drives. Gabinetes muito compactos possuem apenas um local para instalar o disco rígido, um para o drive de disquetes e um para o drive de CD-ROM. Escolha os locais corretos, levando em conta a melhor disposição de cabos e a melhor dissipação de calor. Por exemplo, se você utilizar um gabinete espaçoso, deixe um espaço livre entre o disco rígido e o drive de disquetes. Isto facilitará a dissipação do calor gerado pelo disco rígido. Se o gabinete for muito compacto, provavelmente você não terá escolha. O aquecimento poderá ser maior que o ideal. Nos gabinetes torre, o drive de disquetes e o drive de CD-ROM são introduzidos pela parte frontal, e a seguir aparafusados pelos seus furos laterais. A figura 52 mostra a montagem de um drive de CD-ROM em um gabinete torre. Lembre-se que o drive de CD-ROM utiliza três cabos: cabo de alimentação, cabo flat e cabo de áudio. Se quiser pode conectar o cabo flat IDE e o cabo de áudio na parte traseira do drive de CD-ROM, antes de colocá-lo no gabinete. *** 75% *** Figura 22.52 Fixando o drive de CD-ROM em um gabinete torre. A figura 53 mostra a instalação do drive de disquetes em um gabinete torre. Assim como ocorre com o drive de CD-ROM, o drive de disquetes deve ser introduzido pela parte frontal e aparafusado por seus furos laterais. Se achar conveniente pode conectar o cabo flat no drive de disquetes antes de introduzi-lo no gabinete. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-41 *** 75% *** Figura 22.53 Montando o drive de disquetes. A figura 54 mostra a montagem do disco rígido em um gabinete torre. O disco é introduzido pela parte interna e a seguir aparafusado pelas laterais. Tanto para o disco rígido como para o drive de disquete e drive de CDROM, devemos utilizar dois parafusos de cada lado para a fixação. *** 75% *** Figura 22.54 Montando o disco rígido em um gabinete torre. O processo de montagem em gabinetes torre pode ter pequenas variações. Em certos gabinetes torre muito compactos, é preciso retirar a bandeja na qual são montados o drive de disquetes e o drive de CD-ROM, para dar acesso à placa de CPU. Esses drives podem ser montados na bandeja, e depois de aparafusados, podemos fixar a bandeja ao gabinete. *** 35% *** Figura 22.55 Fixando o drive de disquetes e o disco rígido na bandeja removível. 22-42 Hardware Total O processo de fixação dos drives em um gabiente horizontal também pode apresentar pequenas variações. Muitas vezes quando fixamos um dos drives, obstruímos o acesso aos parafusos laterais de fixação para os outros drives. É preciso portanto, antes de fixar o disco rígido, o drive de CD-ROM e o drive de disquetes, verificar qual é a melhor ordem para fazê-lo. A figura 56 mostra a montagem de um drive de CD-ROM em um gabinete horizontal. Assim como nos outros casos, usamos dois parafusos de cada lado. *** 75% *** Figura 22.56 Montando o drive de CD-ROM em um gabinete horizontal. Na figura 57 vemos a montagem de um drive de disquetes em um gabinete horizontal. Note que neste exemplo, quando o drive de disquetes é instalado, os parafusos laterais do drive de CD-ROM (veja a figura 56) ficam inacessíveis. Neste caso devemos instalar primeiro o drive de CD-ROM, depois o drive de disquetes. *** 75% *** Figura 22.57 Montando o drive de disquetes em um gabinete horizontal. Alguns gabinetes horizontais possuem um local para a instalação do disco rígido, debaixo da fonte de alimentação. Não é uma boa idéia instalar o disco rígido neste local, pois há muita interferência eletromagnética da fonte para o disco rígido, o que pode causar problemas no seu funcionamento. Além disso, o ventilador existente na fonte pode produzir vibrações mecânicas que afetam o funcionamento do disco rígido. Se for inevitável instalar o disco rígido próximo da fonte de alimentação deixe-o com a Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-43 carcaça metáloca voltada para a fonte, pois assim haverá menos interferência eletromagnética. *** 75% *** Figura 22.58 Montando o disco rígido sob a fonte de alimentação. Se o gabinete tiver espaço, dê preferência para montar o disco rígido em outro local. Muitos gabinetes possuem mais de um lugar para instalar um disco rígido. Em alguns casos existe um segundo local para instalação de drives de CD-ROM. Você pode então montar o disco rígido em um adaptador de 3 ½” para 5 1/4" (figura 59) e montá-lo em um local destinado a drives de CD-ROM e outros tipos de drives de 5 1/4". Figura 22.59 Disco rígido montado em adaptador para 5 ¼”. Existem ainda gabinetes que possuem uma bandeja para a montagem do drive de disquetes e do disco rígido. Monte ambos nesta bandeja (figura 60), para depois fixá-la ao gabinete. 22-44 Hardware Total Figura 22.60 Bandeja para fixar o drive de disquetes e o disco rígido. Etapa 4: Montagem das placas de expansão Esta é mais uma etapa que independe do fato do gabinete ser horizontal ou vertical, AT ou ATX, grande ou pequeno. Em todos os modelos a posição relativa entre a placa de CPU, as placas de expansão e os pontos de fixação no gabinete são semelhantes. As principais placas de expansão que um computador pode ter são:      Placa de vídeo Placa de som Placa de interface de rede Placa fax/modem Placa controladora SCSI Todas as placas são instaladas fisicamente de forma semelhante. Devem ser encaixadas no slot apropriado e a seguir aparafusadas ao gabinete. A figura 61 mostra o encaixe de uma placa de expansão, e a figura 62 mostra a mesma placa sendo aparafusada ao gabinete. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-45 Figura 22.61 Encaixando uma placa de expansão em um slot. *** 35% *** Figura 22.62 Aparafusando uma placa de expansão no gabinete. Neste momento devemos também instalar dispositivos que não são exatamente placas de expansão, mas também são fixados na parte traseira do gabinete. Por exemplo, muitas placas de CPU com dispositivos onboard são acompanhados de conectores auxiliares que dão acesso às suas interfaces. Podem ser simples conectores, mas em alguns casos são pequenas placas ligadas a um pequeno cabo flat que deve ser encaixado no ponto apropriado da placa de CPU. Siga as instruções do manual para fazer esta conexão corretamente. 22-46 Hardware Total *** 75% *** Figura 22.63 Conectores auxiliares de interfaces onboard. No caso das placas de CPU padrão AT, instale ainda os conectores das interfaces seriais e paralelas. Esses conectores podem ser aparafusados diretamente ao gabinete, nos pontos onde se fixam placas de expansão, ou então podem ser desmontados e instalados em fendas existentes na parte traseira do gabinete. Figura 22.64 Instale os conectores das interfaces seriais e paralela, se estiver usando uma placa de CPU AT. Distribuição das placas pelos slots A escolha dos slots a serem usados é um ponto importante. Para placas AGP, não existe escolha, pois as placas de CPU possuem um único slot AGP. Já os slots PCI são em maior número. Devemos tentar deixar livre o primeiro slot PCI localizado ao lado da placa AGP, se isto for possível. As placas 3D modernas esquentam muito, e deixar uma posição livre ajudará a melhorar a dissipação do calor gerado por este chip. Feche as fendas sem uso Utilize as tampas metálicas que acompanham o gabinete para fechar as fendas traseiras que não estiverem em uso. Se as fendas sem uso ficarem Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-47 abertas, o fluxo de ar no interior do gabinete, fundamental para a sua boa refrigeração, será prejudicado. Figura 22.65 Use as tampas metálicas para fechar as fendas sem uso no gabinete. Mais um teste rápido Neste ponto o computador estará com todas as placas de expansão encaixadas nos seus slots. Figura 22.66 As placas de expansão estão instaladas nos seus slots. Podemos agora realizar um teste rápido. Ligue o monitor no conector DB-15 da placa de vídeo. Conecte o computador na rede elétrica e ligue-o. Aparecerá na tela inicialmente uma mensagem do BIOS da placa de vídeo, 22-48 Hardware Total indicando a sua marca e modelo. A seguir aparecerão mensagens do BIOS da placa de CPU, com a indicação do processador, sua quantidade de memória e outras informações de configuração. Neste ponto ocorrerão vários erros, já que o computador não está pronto. Este teste serve apenas para checar o funcionamento da placa de vídeo, do processador e da memória. Desligue o computador e desconecte-o da rede elétrica. Etapa 5: Conexão dos cabos Neste ponto o computador está com todas as placas em seus lugares. Estão fixados ao gabinete o disco rígido, o drive de CD-ROM e o drive de disquetes. A placa de CPU já está conectada na fonte de alimentação. O computador já foi ligado e já apareceram mensagens do BIOS na tela do monitor. Vamos agora fazer todas as conexões de cabos. Ligações do painel do gabinete Já ligamos o Reset, o Power Switch e o PC Speaker. Se ainda não tiverem sido ligados os demais conectores, ligue-os agora:    IDE LED Power LED Keylock, se existir Use as instruções do manual da placa de CPU para fazer essas conexões. *** 35% *** Figura 22.67 Ligações do painel do gabinete na placa de CPU. Ligações na fonte de alimentação A fonte de alimentação já foi ligada na placa de CPU. Chegou a hora de ligála também no disco rígido, no drive de disquetes e no drive de CD-ROM. Se Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-49 estiver utilizando outros tipos de drives (por exemplo, um gravador de CDs ou um drive de DVD), ligue-os também na fonte. Figura 22.68 Ligando o disco rígido na fonte de alimentação. Figura 22.69 Ligando o drive de CD-ROM na fonte de alimentação. Figura 22.70 Ligando o drive de disquetes na fonte de alimentação. Cabo de áudio do drive de CD-ROM 22-50 Hardware Total Além do cabo de alimentação e do cabo flat, o drive de CD-ROM precisa ainda ser ligado através de um cabo de áudio até a placa de som (entrada CD-IN). Este cabo transmitirá o som de CDs de áudio. Na maioria dos casos este cabo transmite sons analógicos. Todos os drives de CD-ROM modernos possuem na sua parte traseira, conectores para áudio analógico e áudio digital. O cabo de áudio analógico é sempre fornecido juntamente com o drive. Placas de som que possuem entrada para áudio de CD digital são acompanhadas de um cabo de áudio apropriado que pode ser ligado na saída de áudio digital do drive de CD-ROM. Figura 22.71 Ligando a saída de áudio do drive de CDROM na entrada correspondente da placa de som. No caso de placas de CPU com som onboard, o cabo de áudio que parte do drive de CD-ROM deve ser ligado na entrada CD-IN da placa de CPU. Cabos flat Uma vez tendo identificado a interface IDE primária, ligue-a ao disco rígido, utilizando o cago IDE apropriado. Para o funcionamento nos modos superiores ao ATA-33, deve ser usado o cabo flat IDE de 80 vias. Para operar em ATA-33, o cabo IDE de 40 fias pode ser usado, mas ele deve ter no máximo 45 centímetros. Se esta regra não for observada, poderão ocorrer erros de acesso ao disco rígido, e mesmo ao drive de CD-ROM. O cabo flat IDE do disco rígido deve ser ligado no conector apropriado do próprio disco, e também na interface IDE primária da placa de CPU. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-51 Figura 22.72 Conectando o disco rígido na sua interface. A ligação do cabo flat IDE no drive de CD-ROM é feita da mesma forma. Ligue o cabo flat no drive de CD-ROM e na interface IDE secundária, como mostra a figura 73. Figura 22.73 Conectando o drive de CD-ROM na sua interface. Lembre-se que cada interface IDE pode ser conectada a dois dispositivos. Quando apenas um dispositivo é usado, devemos utilizar o conector existente na extremidade do cabo. Se a extremidade de um cabo IDE ficar sem conexão, poderão ocorrer erros no seu funcionamento. Quando dois dispositivos IDE são ligados na mesma interface, utilizaremos os dois conectores do cabo. O que definirá qual deles é o primeiro e qual deles é o segundo (por exemplo, entre dois discos rígidos, qual será C e qual será D) são os jumpers Master/Slave. A posição de cada disco no cabo não tem influência sobre a letra ocupada. 22-52 Hardware Total Figura 22.74 Conectando o drive de disquetes na sua interface. A conexão do drive de disquetes deve ser feita da mesma forma como fizemos para o disco rígido e o drive de CD-ROM. Usamos o cabo flat de 34 vias, próprio para o drive de disquetes. O drive deve ser obrigatoriamente ligado no conector da extremidade do cabo. Teclado, mouse e monitor O computador está quase pronto. Se ainda não tiver feito isso, ligue o monitor no conector DB-15 da placa de vídeo. Figura 22.75 Ligação do monitor na placa de vídeo. Ligue também o teclado e o mouse nos conectores apropriados. Lembre-se que nas placas de CPU ATX existem dois conectores PS/2, sendo um para o teclado (lilás) e um para o mouse (verde). Se a sua placa de CPU for antiga e não utilizar este código de cores, consulte o seu manual para checar qual é o conector do teclado e qual é o do mouse. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-53 Figura 22.76 Ligação do teclado. O mouse que possui conector DB-9 pode ser ligado em uma das duas interfaces seriais da placa de CPU (COM1 ou COM2). Quanto ao teclado, dependendo do tipo do seu conector e do tipo do conector existente na placa de CPU (DIN ou PS/2), pode ser necessário usar um adaptador para esta conexão. Figura 22.77 Ligação do mouse. Ligar para testar Mais uma vez ligaremos o computador para testá-lo. Desta vez será possível realizar o boot através de um disquete. Ao ser ligado, aparecerão na tela as mensagens do BIOS da placa de vídeo e da placa de CPU, com a indicação do processador, seu clock e a quantidade de memória. Será feito o boot através de um disquete. Este disquete de boot pode ser gerado com o comando FORMAT A: /S. Se preferir pode gerar um disquete de inicialização a partir de um computador que já possua o Windows instalado. Use Painel de Controle / Adicionar e remover programas / Disco de inicialização. Será feito o boot do sistema operacional Windows, no modo MS-DOS. Ainda não será possível acessar o disco rígido, pois ele precisa ser inicializado, como veremos mais adiante neste capítulo. 22-54 Hardware Total Figura 22.78 Exemplo de tela apresentada ao fazer um boot por um disquete. Verifique ainda se todos os LEDs do painel frontal do gabinete estão funcionando. Se um LED não acender, será preciso inverter a polaridade da sua ligação na placa de CPU. Antes de inverter a polaridade, desligue o computador para evitar acidentes. Verifique se o botão RESET está operando corretamente. Analisando a configuração de hardware Nem todos os PCs apresentam telas como a da figura 78. Pequenas diferenças podem surgir, mas ao analisarmos o exemplo da figura 78 estaremos conhecendo a maior parte dos casos. As informações apresentadas nesta tela dizem respeito aos dispositivos de hardware instalados e detectados pelo BIOS, como o processador, memória, interfaces, discos e dispositivos PCI. Vejamos o que significa cada um desses itens. a) CPU Type: AMD Athlon (TM) Aqui é indicado o processador instalado na placa de CPU. No nosso exemplo trata-se de um AMD Athlon. Em geral o nome do processador aparece aqui de forma correta, mas em alguns casos problemas podem ocorrer. Quando o BIOS da placa de CPU é mais antigo que o processador utilizado, a detecção do modelo do processador pode apresentar erro ou não ser possível. Em alguns casos o processador é indicado como desconhecido. Em outros é indicado como sendo um modelo mais antigo. Por exemplo, algumas placas de CPU antigas indicam o K6-2 e o K6-III como sendo simplesmente um K6. Este tipo de problema pode ser resolvido com a instalação de uma versão mais recente do BIOS da placa de CPU. b) CPU ID / ucode ID: 0642/00 Todo processador possui um número que identifica o modelo e a versão. Este número é chamado de CPU ID. Algumas placas de CPU podem Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-55 apresentar esta informação na tela inicial do boot. No nosso exemplo é ainda indicada a versão do microcódigo, ou seja, do “software” existente dentro do processador. c) CPU Clock: 900 MHz Está aqui indicado o clock do processador. No nosso exemplo são 900 MHz. Quando o BIOS da placa de CPU é mais antigo que o processador, este clock pode ser indicado de forma errada. O processador não é capaz de informar o seu clock para o BIOS. O valor deste clock é determinado por métodos indiretos. Por exemplo, o BIOS pode realizar um grande número de multiplicações, e de acordo com o tempo total na qual essas operações foram realizadas, o clock do processador pode ser determinado. Se uma placa foi produzida, digamos, para processadores até 1000 MHz, e depois de algum tempo é instalado um processador de 1500 MHz, este processador normalmente irá funcionar, mas seu clock pode ser indicado de forma errada pelo BIOS. Isto não terá influência alguma sobre o funcionamento e a velocidade do processador. O que ocorre é simplesmente a indicação errada do clock pelo BIOS na ocasião do boot. d) Base Memory: 640k Aqui é indicado o tamanho da memória convencional, também chamada de memória base. São os primeiros 640 kB da memória, nos quais são executados a maioria dos programas em ambiente MS-DOS. e) Extended Memory: 64512k A memória estendida é toda aquela localizada acima de 1024 kB (ou 1 MB). Nos nosso exemplo estamos usando 64 MB de memória, ou seja, 63 MB de memória estendida (63x1024kB = 64.512 kB). Nas placas de CPU com vídeo onboard, este valor poderá indicar a memória total, mas dependendo da placa, poderá indicar a quantidade de memória que resta, depois de descontada a memória de vídeo. Por exemplo, se são usados 8 MB como memória de vídeo compartilhada, sobrarão dos 63 MB, apenas 55 MB. f) Cache Memory: 256k Aqui é indicada a quantidade de memória cache L2. Atualmente esta cache fica localizada no próprio processador. Processadores antigos não tinham cache L2, e esta era localizada na placa de CPU. Seja qual for o caso, aqui é indicada a quantidade de cache L2, esteja ela no processador ou na placa de CPU. 22-56 Hardware Total g) Diskette Drive A, B Estão aqui indicados os tipos dos drives de disquete instalados. Ao término da montagem, muitos BIOS programam esses valores como None, e o usuário precisa indicar manualmente, através do CMOS Setup, qual é o tipo de drives A e B instalados. Em outros BIOS, esta programação é feita por default, levando com conta que o drive A é de 1.44 MB, e o drive B está ausente. A maioria dos PCs estão configurados desta forma. h) Primary Master Disk, Primary Slave Disk Aqui são indicados os dispositivos IDE ligados na interface IDE primária. No caso de discos rígidos, normalmente são apresentadas diversas informações, como a capacidade, o número de cabeças, cilindros e setores, o modo LBA, o modo PIO ou Ultra DMA usado na transferência de dados, etc. Outros dispositivos IDE que não sejam discos rígidos podem ser indicados de diversas formas. Muitos BIOS fazem indicações como CD-ROM, LS-120, etc. Outros colocam a indicação None para dispositivos IDE que não sejam discos rígidos. Alguns BIOS detectarão automaticamente os dispositivos IDE presentes, outros apresentarão todos os dispositivos como None, e o usuário precisa programá-los através do CMOS Setup. i) Secondary Master Disk, Secondary Slave Disk Mesma função dos itens Primary Master e Primary Slave, exceto que dizem respeito à interface IDE secundária. j) Display Type: EGA/VGA É indicado o tipo de placa de vídeo instalada no computador. Certamente estaremos usando uma placa Super VGA, mas em todos os Setups, essas placas serão sempre indicadas como VGA, ou então EGA/VGA. k) Serial Port(s) São indicados os endereços das portas seriais existentes na placa de CPU. Normalmente essas portas são configuradas como COM1 e COM2, ocupando respectivamente os endereços 3F8 e 2F8. l) Parallel Port(s) Aqui é indicado o endereço da porta paralela existente na placa de CPU. Normalmente ocupa o endereço 378, mas podemos através do Setup alterar este endereço para 278 ou 3BC. m) SDRAM at Bank: 0 Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-57 Aqui são indicados os bancos de memória nos quais foi detectada a presença de módulos. A placa do nosso exemplo opera com memória SDRAM, existem também placas que operam com DDR SDRAM, RDRAM (modelos novos), e ainda os tipos EDO e FPM (modelos antigos). n) PCI Device Listing São apresentadas informações sobre os dispositivos que usam o barramento PCI. Placas de vídeo PCI, por exemplo, recairão nesta categoria. Placas de vídeo AGP também serão indicadas aqui, pois o barramento AGP é baseado no PCI, e as diferenças são a maior velocidade e funções específicas para o vídeo. Também nesta lista aparecerão as interfaces IDE e USB (ambas são ligadas internamente ao barramento PCI), bem como todas as demais placas de expansão PCI instaladas. o) BIOS DATE No nosso exemplo este item não aparece, mas ele é bastante comum na maioria das placas e CPU. Aqui é informada a data do BIOS, o que é uma forma de indicar a sua versão. BIOS mais recentes estarão em geral preparados para controlar os dispositivos mais modernos. Por exemplo, as placas de CPU produzidas até meados de 1994 não eram capazes de acessar diretamente discos rígidos com mais de 504 MB. As placas mais recentes possuem em seu BIOS a função LBA, capaz de dar acesso a discos IDE com até 8 GB. Placas ainda mais recentes permitem acessar discos IDE acima de 8 GB. Em geral, uma placa de CPU recém-adquirida possui um BIOS atualizado. De qualquer forma, a maioria dos fabricantes oferece atualizações de BIOS, através da Internet. Etapa 6: CMOS Setup básico Para que a placa de CPU funcione corretamente precisamos configurá-la. Parte desta configuração é feita através de jumpers e dip switches. Opções mais ligadas ao hardware são em geral programadas desta forma. Entretanto a maioria das configurações da placa de CPU não são definidas desta forma, e sim através de software. Este software é chamado CMOS Setup. Trata-se de um programa de configuração, com o qual escolhemos entre as diversas opções de funcionamento da placa de CPU. O CMOS Setup fica armazenado na memória ROM da placa de CPU, juntamente com o seu BIOS. Por isso muitos fazem confusão entre BIOS e Setup. O BIOS é o programa que controla a maior parte dos dispositivos de 22-58 Hardware Total hardware. O CMOS Setup é o programa de configuração que informa ao BIOS como ele deve operar. Seria mais correto chamá-lo de BIOS Setup. BIOS, CMOS e CMOS Setup Todas as placas de CPU possuem um circuito especial, conhecido como CMOS. Nas placas de CPU produzidas até meados dos anos 90, o CMOS era um chip independente. Atualmente, o CMOS faz parte de outro chip da placa de CPU (VLSI). Pode estar localizado no chipset ou no chip conhecido como Super I/O. Por isso, era muito comum usar o termo chip CMOS. Atualmente, para sermos mais precisos, é melhor dizer apenas CMOS. No CMOS existem dois circuitos independentes:   Um relógio permanente Uma pequena quantidade de memória RAM O CMOS é conectado a uma bateria que o mantém em funcionamento mesmo quando o computador está desligado. Nele encontramos o relógio permanente, um circuito que permanece o tempo todo contando as horas, minutos, segundos, dias, meses e anos, mesmo quando o computador está desligado. No CMOS encontramos também uma pequena quantidade de memória RAM. Sua quantidade é mesmo pequena, em geral entre 64 e 256 bytes. Mesmo pequena, esta área de memória é suficiente para armazenar informações vitais ao funcionamento do computador. Essas informações são parâmetros que indicam ao BIOS os modos de funcionamento de hardware a serem empregados. Por exemplo, para poder controlar o disco rígido, o BIOS precisa saber o seu número de cilindros, de setores e de cabeças, entre outras informações. Portanto, o BIOS precisa das informações existentes no CMOS para que possa saber como deve funcionar. Mas como as informações vão parar no CMOS? Cabe ao usuário, na ocasião em que monta o seu PC, preencher essas informações. Isto é o que chamamos de fazer o Setup. Usuários que compram micros prontos não precisam se preocupar com esta questão, pois o Setup já foi realizado pelo produtor do computador. Como executar o CMOS Setup Para executar o BIOS Setup, devemos pressionar o botão Reset. Em geral isto provocará uma contagem de memória, durante a qual é mostrada na tela Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-59 uma mensagem como “Press DEL to enter Setup”. Na figura 79, na parte inferior da tela, vemos a indicação: Press F1 to continue, to enter Setup Figura 22.79 Contagem de memória e entrada para o CMOS Setup. Ao pressionarmos DEL durante a contagem de memória, o BIOS Setup é ativado, e coloca na tela as informações armazenadas no CMOS. Após aceitar as modificações feitas pelo usuário, o Setup as grava novamente no CMOS e dá prosseguimento ao processo de boot. Fazendo o Setup Ao ser ativado, o Setup entra em operação e apresenta a sua tela de abertura. Esta tela pode ter uma apresentação na forma de texto, como vemos na figura 80, ou uma apresentação gráfica, como a da figura 81. O Setup na forma de texto é comandado através do teclado, e o Setup gráfico aceita comandos pelo teclado e pelo mouse. Não importa qual seja o caso, as opções existentes no Setup são muito parecidas. Figura 22.80 Setup com apresentação em modo texto. O método geral para a realização do Setup é o seguinte: 22-60 Hardware Total 1) Usar a auto configuração default 2) Acertar a data e a hora 3) Indicar o tipo do drive de disquete instalado (1.44 MB, naturalmente) 4) Detectar os parâmetros do disco rígido 5) Salvar e sair Figura 22.81 Setup com apresentação gráfica. O programa Setup nada mais é que uma longa sucessão de perguntas de “múltipla escolha”, para as quais devem ser fornecidas respostas. Apesar de ser difícil responder corretamente essas perguntas, não somos obrigados a enfrentar esta dificuldade. O fabricante da placa de CPU sempre oferece a opção Auto Configuration, que permite o preenchimento automático de todas as respostas (exceto as do Standard CMOS Setup) da melhor forma possível. A auto configuração atende a maioria dos casos, e faz com que seja obtido o melhor desempenho (ou quase tão bom quanto). Este comando pode aparecer com diversos nomes:    Auto Configuration with BIOS Defaults Load BIOS Defaults Optimal Defaults Neste ponto, o Setup estará quase pronto, com a maior parte das suas opções devidamente preenchidas. A figura 82 mostra um exemplo de uso da auto configuração. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-61 Figura 22.82 Usando a auto configuração. Em tempo, os Setups mostrados nas figuras 80 e 81 são produzidos respectivamente pela Award e pela AMI, duas das maiores produtoras de Setups e BIOS. A outra empresa que também produz os Setups de muitos computadores é a Phoenix, que foi incorporada pela Award. Devemos a seguir acertar a data e hora, definir os tipos dos drives A e B, e indicar os parâmetros do disco rígido. Essas operações são feitas através de uma área do Setup chamada Standard CMOS Setup. As figuras 83 e 84 mostram essas áreas, nos Setups da Award e da AMI (gráfico). Em ambos os casos, o Standard CMOS Setup é ativado a partir da tela principal do Setup. Figura 22.83 Standard CMOS Setup da Award. Figura 22.84 Standard CMOS Setup da AMI, em modo gráfico. 22-62 Hardware Total O próximo passo é acertar a data e a hora. Quando uma placa de CPU é nova, normalmente não está com a data e a hora corretas. O comando para acertar a data e a hora está localizado no Standard CMOS Setup. No Setup da Award, mostrado na figura 83, basta usar as setas para selecionar o campo a ser mudado, e depois utilizar as teclas + e -, ou então Page Up e Page Down para alterar o campo desejado. No Setup da AMI, clicamos sobre o item Date/Time (figura 84), e será apresentado um outro quadro para a correção da data e hora. O Standard CMOS Setup possui ainda outros comandos, como aquele que define o tipo dos drives de disquete instalados. As opções oferecidas são:       None 360 kB, 5 1/4” 1.2 MB, 5 1/4” 720 kB, 3½” 1.44 MB, 3½” 2.88 MB, 3½” Certamente você está utilizando a seguinte configuração: Drive A: 1.44 MB, 3½” Drive B: None Depois de indicar os drives de disquetes, o próximo passo é indicar os parâmetros do disco rígido. Os principais deles são:     Número de cilindros Número de cabeças Número de setores LBA (Logical Block Addressing) O número de cilindros, cabeças e setores são informados no manual do disco rígido. Você em geral encontra também esses valores estampados na sua carcaça externa. A função LBA deve estar ativada. Sem ela, a capacidade máxima permitida para um disco rígido seria de apenas 504 MB. Nos BIOS mais modernos, também é necessário usar a opção LBA para ter acesso a discos com mais de 8 GB. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-63 Existe uma outra forma bem mais simples de preencher os parâmetros do disco rígido. Basta usar o comando Auto Detect IDE. Este comando em alguns casos é encontrado no menu principal do Setup, em outros casos é obtido a partir do Standard CMOS Setup, quando escolhemos para o disco rígido, a opção AUTO. Na figura 85 vemos uma das formas na qual este comando pode ser encontrado. Figura 22.85 Usando o comando Auto Detect IDE em um Setup Award. Depois de preenchidas essas opções no Setup, temos que gravá-las no CMOS. Isto é obtido com o comando Save & Exit. No Setup Award, você pode também salvar e sair usando a tecla F10. No Setup gráfico da AMI, basta teclar ESC, e no menu apresentado, escolha a opção Save & Exit. Setups da AMI em modo texto também aceitam a tecla F10 para esta função. OBS.: Em alguns Setups, certos itens poderão atrapalhar ou confundir o usuário durante o processo de instalação do disco rígido. Um deles é a Seqüência de Boot (Boot Sequence). Normalmente é usado como default, a seqüência A: C:, ou seja, é tentado o boot pelo drive A, e caso este não possua disquete inserido, é tentado o boot pelo drive C. No processo de inicialização do disco rígido (explicado a seguir), será preciso executar um boot pelo drive A. O problema é que, caso a seqüência de boot esteja configurada como C: A:, o computador tentará executar o boot pelo drive C, o que ainda não será possível. Dependendo da situação, a impossibilidade do boot pelo drive C fará com que seja automaticamente executado um boot pelo drive A. Em certos casos, o BIOS pode continuar tentando o boot pelo drive C, recusando-se a usar a segunda opção (A:). Para evitar este problema, devemos procurar no CMOS Setup um item chamado “Boot Sequence”, e programá-lo como A: C:. Isto fará com que o boot seja executado pelo drive A, conforme precisamos que seja feito. OBS.: Outro item que pode causar confusão durante a inicialização do disco rígido é a proteção contra vírus (Virus Protection). Muitos Setups possuem este comando, que faz simplesmente a monitoração das operações de gravação no setor de boot e na tabela de partições, áreas visadas pela maioria dos vírus. Ao detectar que um programa requisitou uma gravação em uma dessas áreas, o BIOS apresenta na tela uma mensagem alertando o usuário sobre um possível ataque por vírus. Ocorre que os programas FDISK e FORMAT (usados na inicialização do disco rígido), bem como o programa instalador do sistema operacional, também fazem gravações nessas áreas, sendo portanto, confundidos com vírus. Para evitar problemas, podemos desabilitar a proteção contra vírus no Setup, habilitando-a apenas depois da instalação completa do sistema operacional. Devemos então procurar este comando e desabilitá-lo. Normalmente aparece com nomes como “Virus Protection”, ou “Hard Disk Virus Protection”. 22-64 Hardware Total Etapa 7: Formatação do disco rígido Desde a versão 2.0 do MS-DOS, o processo de inicialização do disco rígido é feito da mesma forma, através dos programas FDISK.EXE e FORMAT.COM. O FDISK realiza uma etapa chamada particionamento. Ela é necessária para que o sistema operacional reconheça o disco rígido como sendo um drive C, ou ainda um grupo de drives (podemos usar o FDISK para dividir o disco rígido em diversos drives lógicos, como mostraremos mais adiante). Depois que o disco rígido é dividido em um ou mais drives lógicos, é preciso realizar a formatação lógica de cada um desses drives. Esta etapa é realizada pelo programa FORMAT. Antes de usar os programas FDISK e FORMAT, o disco rígido existe apenas a nível de hardware (desde que tenha sido corretamente declarado no CMOS Setup). Se neste momento tentarmos executar um boot pelo disco rígido, será apresentada uma mensagem de erro, como: NO ROM BASIC, SYSTEM HALTED ou então PRESS ANY KEY TO REBOOT ou ainda Boot Failure Insert BOOT diskette in A: Press any key when ready Para usar os programas FDISK e FORMAT, precisamos providenciar um disquete com o seguinte conteúdo: O boot do sistema operacional O programa FDISK.EXE O programa FORMAT.COM Você pode obter este disquete facilmente, a partir de um computador que já tenha o sistema operacional instalado. No Windows 95, Windows 98 e Windows ME, este disquete é gerado da mesma forma. Em um computador que já esteja equipado com o Windows, execute o Prompt do MS-DOS sob o Windows, coloque um disquete no drive A e use os comandos: FORMAT A: /U /S COPY C:\WINDOWS\COMMAND\FDISK.EXE A: /V COPY C:\WINDOWS\COMMAND\FORMAT.COM A: /V Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-65 Utilize preferencialmente um computador com a mesma versão de sistema operacional que você deseja instalar. Se isto não for possível, utilize ao menos uma versão que tenha FAT32. As versões do Windows com FAT32 são:      Windows Windows Windows Windows Windows 95 OSR2 98 98SE ME XP Com a FAT32 podemos criar drives lógicos com mais de 2 GB, coisa que não era possível no antigo sistema de arquivos, a FAT16. OBS.: Se para inicializar o seu disco rígido você usar o disquete de inicialização que é fornecido junto com o Windows, pressione a tecla SHIFT no início do boot, antes de aparecer a mensagem “Iniciando o Windows...”. Isto fará com que sejam ignorados os arquivos CONFIG.SYS e AUTOEXEC.BAT. Será apresentada a mensagem “O Windows está ignorando seus arquivos de inicialização” OBS.: Pelo menos para usar o FDISK e o FORMAT, não instale neste disquete, outros programas através do CONFIG.SYS e do AUTOEXEC.BAT. Se isto for feito, existirá menos memória convencional disponível, e você poderá não conseguir usar o FORMAT.COM, por memória insuficiente. Realize um boot com este disquete e só por curiosidade, tente acessar o drive C, usando por exemplo, o comando “DIR C:”. Você poderá observar que o drive C não estará acessível, e será apresentada a seguinte mensagem de erro: Especificação de unidade inválida Isto significa que o disco rígido ainda não é reconhecido pelo sistema operacional. O reconhecimento só será feito após o uso do programa FDISK. Formatando o disco rígido com partição única Veremos agora como usar os programas FDISK e FORMAT para preparar e formatar o disco rígido, fazendo com que seja usado integralmente como um único drive C. Isto é o que chamamos de partição única. Também podemos usar o FDISK para particionar o disco rígido em dois ou mais drives lógicos. Nas telas que se seguem, tomamos como exemplo o FDISK e o FORMAT do Windows Millennium Edition. Se você estiver usando outra versão do Windows, a operação do FDISK e FORMAT será idêntica. 22-66 Hardware Total Ao executarmos o FDISK será apresentada uma tela como a da figura 86. Nela é perguntado se desejamos usar a FAT32. Respondemos que SIM para dar suporte a discos de maior capacidade, sem necessidade de dividi-los em vários drives lógicos, e também para reduzir o espaço desperdiçado devido a clusters grandes. Depois disso, o FDISK passa à tela da figura 87. Figura 22.86 O FDISK pergunta se desejamos usar a FAT32. OBS.: Se as mensagens apresentadas na sua tela tiverem alguns caracteres estranhos ao invés de certos caracteres acentuados da língua portuguesa, não se preocupe. Isto ocorre porque os programas e mensagens do “modo MS-DOS” usado no Windows e mesmo das versões em português do MS-DOS, fazem o uso da página de código 850 (internacional), que dá acesso aos caracteres acentuados. Esta página de código é ativada por comandos apropriados nos arquivos CONFIG.SYS e AUTOEXEC.BAT. Como nosso disquete não possui esses comandos, esses caracteres não aparecerão corretamente. O disco de inicialização do Windows possui esses comandos, por isso os caracteres aparecem corretamente. Não se preocupe, pois isto é apenas um detalhe na exibição das mensagens, e não altera em nada a inicialização que estamos realizando. Figura 22.87 Tela principal do FDISK. Vejamos inicialmente o modo de operação mais simples, no qual o disco rígido será inteiramente usado como sendo o drive C. Isto é o que chamamos de “partição única”. Para fazer a partição única, basta responder a todas as perguntas do FDISK com ENTER. Por exemplo, no menu apresentado na figura 87, ao respondermos ENTER, estaremos escolhendo a opção 1 (Criar Partição do DOS ou Unidade Lógica do DOS). Nossa intenção é criar uma Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-67 única partição que ocupe o disco rígido inteiro. Como esta será a única partição do disco, será chamada de Partição Primária. Quando o disco rígido é dividido em vários drives, temos que criar uma partição primária (que será usada como drive C) e uma partição estendida (que englobará os drives lógicos restantes). Mais tarde veremos como fazê-lo. Ao responder à tela da figura 87 com ENTER, será apresentada uma outra tela, mostrada na figura 88. Figura 22.88 Comandando a criação de uma partição primária. Ao respondermos ENTER na tela da figura 88, estaremos escolhendo a opção 1 (Criar Partição Primária do DOS). Será então apresentada a tela indicada na figura 89. Figura 22.89 Criando uma partição primária ocupando todo o disco rígido. É perguntado se desejamos utilizar o tamanho máximo disponível para a partição primária, ou seja, o drive C. Ao teclar ENTER, estaremos respondendo “Sim”, e estará pronta a partição. Será então mostrada a tela da figura 90. Conforme a tela explica, é preciso reiniciar o computador para que as alterações feitas pelo FDISK passem a ter efeito. 22-68 Hardware Total Figura 22.90 Terminado o trabalho do FDISK Depois de realizar um novo boot (obviamente através do nosso disquete de inicialização, já que o disco rígido ainda não está totalmente preparado para uso), podemos usar o programa FORMAT. Antes de usar o FORMAT, o disco rígido ainda está inacessível. Observe na figura 91 o que acontece se tentarmos acessar o drive C, usando o comando “DIR C:”. Figura 22.91 O drive C ainda não pode ser acessado. A mensagem de erro deve-se ao fato do drive C ainda não ter passado pela formatação lógica. Para formatar o drive C, usamos o comando: FORMAT C: Será apresentada a seguinte mensagem: AVISO: TODOS OS DADOS NA UNIDADE NÃO-REMOVÍVEL C: SERÃO PERDIDOS! Continuar com a formatação (S/N)?s Respondemos “S”, e depois de alguns minutos, estará terminada a formatação. Será apresentado um relatório como o da figura 92. Observe que no nosso exemplo, usamos um disco rígido com cerca de 16 GB. Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-69 Figura 22.92 Terminada a formatação do disco rígido. Depois desta etapa, o disco rígido estará pronto para uso. Você já poderá fazer a instalação do sistema operacional. Formatando o disco rígido com partições múltiplas O FDISK pode ser usado para dividir um disco rígido (drive físico) em dois ou mais drives lógicos. Em certas situações, esta divisão pode ser interessante. Por exemplo, podemos usar o drive lógico C para armazenar programas, e o drive lógico D para armazenar dados. Isto facilita bastante as operações de backup, pois teremos que fazê-lo apenas no drive D. Alguns usuários gostam de armazenar no drive C, os programas de trabalho, e no drive D, jogos e outras amenidades. Existem casos de PCs que são usados por duas pessoas. Poderia ser dividido, por exemplo, em C para programas, D para os dados do primeiro usuário, e E para os dados do segundo usuário. Etapa 8: Ajustes finais Erros na montagem Provavelmente tudo correu bem e seu computador está em perfeito estado de funcionamento. Mesmo assim, existe a probabilidade do seu computador não funcionar. As duas principais razões que podem levar a isto são: 1) Erro em alguma das conexões realizadas 2) Peça defeituosa Quase sempre temos uma pista que nos permite encontrar onde está a conexão errada, ou qual a peça defeituosa. Por exemplo, suponha que tenhamos encontrado, ao ligar o computador, a seguinte mensagem: HDD Controller Failure 22-70 Hardware Total Ou seja, “Falha na controladora de disco rígido”. Este erro pode ocorrer por defeito em uma das seguintes conexões:    Conexão do cabo flat na interface IDE da placa de CPU Conexão do cabo flat no disco rígido Conexão da fonte de alimentação no disco rígido Devemos checar essas conexões cuidadosamente. Um cabo flat mal encaixado, ou encaixado de forma invertida certamente resultará em erro. Também convém verificar se realmente fizemos a conexão na interface IDE primária, e não na secundária. O disco IDE também funciona ao ser ligado na interface secundária, mas muitas vezes, esta pode estar desabilitada no CMOS Setup, e este pode ser o motivo do problema. Mesmo quando todas as conexões estão corretas, é possível que alguma peça esteja defeituosa:    Disco rígido defeituoso Interface IDE da placa de CPU defeituosa Cabo flat defeituoso É raro o aparecimento de defeitos, mas eles podem ocorrer. Por exemplo, o disco rígido pode ter sido danificado durante o transporte. O pior tipo de erro é aquele em que não aparece imagem alguma no monitor (supondo que o monitor esteja corretamente ligado), e nenhum som é emitido pelo alto-falante. Quando este problema acontece, devemos desmontar totalmente o computador e iniciar a montagem, passo a passo: 1) Instalar a placa de CPU, com o processador e as as memórias. Ligar o conector (ou os conectores) da fonte de alimentação. Conectar na placa de CPU no alto-falante e no botão de Reset. No caso de placas de CPU ATX, devemos ligar também o conector Power Switch do painel frontal do gabinete. 2) Neste ponto, ao ligarmos o computador, deverá ser obrigatoriamente emitida uma seqüência de BEEPS pelo alto-falante. Normalmente os manuais das placas de CPU possuem uma tabela chamada beep error code table. Dependendo da seqüência emitida, estará sendo indicado um tipo diferente de erro. Tais seqüências não são padronizadas. Isto significa que um BEEP longo e contínuo poderá indicar, em uma determinada placa, um defeito na memória DRAM, mas em outra placa poderá indicar um defeito no Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-71 processador ou no chipset. Você deverá consultar o manual da SUA placa para identificar o defeito, em função do som emitido. 3) Todos os defeitos cuja causa suspeita seja a placa de CPU e seus componentes devem ser solucionados através da substituição da placa de CPU. A substituição da memória pode solucionar erros relativos a esta memória. Existem casos em que a memória não está defeituosa, e sim, mal encaixada, ou apresentando mau contato. Uma limpeza com uma borracha nos contatos do módulo de memória pode solucionar o problema. 4) Se o alto-falante não chega nem mesmo a emitir beeps, é possível que a placa de CPU esteja defeituosa a ponto de não conseguir executar o BIOS. Neste caso, devemos providenciar a substituição da placa de CPU. 5) É bom lembrar também que uma fonte de alimentação defeituosa pode causar o mau funcionamento da placa de CPU. Desde que este defeito na fonte não seja uma sobretensão (quando a fonte gera uma voltagem acima do normal), a placa de CPU não ficará danificada, e a substituição da fonte resolverá o problema. Não esqueça ainda de verificar se a chave 110/220 da fonte está na posição correta. Se estiver em 110 e for ligada em uma rede de 220 volts, a fonte queimará. Se estiver em 220 e for ligada em uma rede de 110 volts, o computador não funcionará, ou então poderá funcionar de forma errática. 6) Se a placa de CPU e as memórias estiverem em perfeitas condições, serão emitidos vários beeps, que você poderá identificar (e confirmar na tabela de beeps da sua placa de CPU) o erro como Display Memory Read/Write Error. Este erro é causado pela ausência da placa de vídeo. Normalmente, este erro deverá ser reportado por beeps, mas não outros erros relativos ao processador, chipset ou memória. 7) Supondo que foram emitidos beeps que indicam ausência da placa de vídeo, podemos agora instalar a placa de vídeo e o teclado. Conectamos o monitor na placa de vídeo. Ligamos o computador e observamos o que ocorre na tela. Se nada aparecer, provavelmente deve existir um defeito na placa de vídeo ou no monitor. Devemos tentar fazer a sua substituição. 8) Se existe imagem na tela, provavelmente será apresentada uma mensagem de erro. Neste ponto, o normal é uma mensagem como “Drive Not Ready”, pois não teremos ainda nem o disco rígido nem os drives instalados. No CMOS Setup usamos o comando “Auto Configuration With BIOS Defaults”, ou então “Optimal Defaults”, ou similar. É também possível que neste ponto 22-72 Hardware Total sejam apresentados outros tipos de erros, através de mensagens na tela. Muitos desses erros podem ser ainda causados por defeitos na placa de CPU, nas memórias, na placa de vídeo e até mesmo na fonte. Ou seja, o fato de termos chegado até aqui não nos garante que esses módulos estejam perfeitos, apenas o BIOS não conseguiu detectar o problema. As origens desses problemas podem ser muito variadas, e seria muito difícil descrevê-las. Mesmo as mensagens de erro apresentadas pelo BIOS não são padronizadas, o que torna a solução ainda mais difícil. 9) Se tudo correu bem até aqui, chegou a hora de conectar os drives de disquete à placa de CPU, através do seu cabo flat. É também preciso ligá-los na fonte de alimentação. Definimos no CMOS Setup o tipo dos drives de disquete instalados e tentamos executar um boot através de um disquete. Devemos ter a certeza absoluta de que este disquete realmente possui o boot, para que não cheguemos a conclusões erradas. Se o boot não for realizado, é possível que o problema esteja no próprio drive, no cabo flat, ou na interface de drives da placa de CPU. A única forma de ter certeza é checando essas conexões, e se não tivermos sucesso, trocando as peças com o fornecedor. Experimente usar outro conector da fonte, pois é possível que um deles esteja defeituoso. Não está descartada a possibilidade de um defeito na fonte de alimentação. 10) Se os drives de disquete estiverem funcionando, devemos instalar o disco rígido, conectando-o na fonte de alimentação e na placa de CPU, através do cabo flat apropriado. Usamos o comando DETECT IDE do CMOS Setup. Neste ponto, se for exibida a mensagem HDD Controller Failure significa que algo está errado. Ou o disco rígido está defeituoso, ou está mal conectado na fonte, ou o cabo flat está defeituoso ou conectado de forma errada, ou existe um defeito na interface IDE da placa de CPU. A única forma de sair deste impasse é através de substituições. 11) Se o disco rígido estiver em perfeitas condições, pode ainda ser exibida alguma mensagem de erro, não causada por defeito, mas pelo fato do disco rígido não estar instalado a nível de software. Por exemplo, erros como DRIVE NOT READY e NO ROM BASIC são normais quando o disco rígido ainda não está totalmente instalado. Use os programas FDISK e FORMAT para realizar a sua instalação. Tabelas de códigos de erros Como vimos, em situações de erro muito sérias, nas quais o BIOS não consegue nem mesmo comunicar-se com a placa de vídeo, códigos de erro são emitidos pelo alto-falante, através de uma seqüência de beeps. Você Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-73 deve tomar como base a tabela de beeps existente no manual da sua placa de CPU. Apenas como referência, acrescentamos aqui a tabela usada pelo BIOS AMI. Tome cuidado, pois modificações podem ser realizadas pela própria AMI, e você deve tomar sempre como base a tabela existente no seu manual. O BIOS AMI emite um certo número de beeps, faz uma pausa, e repete o mesmo número de beeps, continuando indefinidamente até o computador ser desligado. O número de beeps indicará um dos erros da tabela abaixo. Códigos de erro do BIOS AMI Beeps Erro Descrição Causa provável 1 Refresh Failure 2 Parity Error 3 Base 64 k Memory Failure Timer Not Operational (Falha no Refresh). O circuito de Refresh da placa de CPU apresenta falha. Um erro de paridade foi detectado nos primeiros 64 kB de memória. Um erro ocorreu nos primeiros 64 kB de memória. Uma falha de memória ocorreu nos primeiros 64 kB de memória, ou então o TIMER 1 não está operacional. O processador apresentou erro. Placa de CPU ou memória DRAM. Placa de CPU ou memória DRAM. Placa de CPU ou memória DRAM. Placa de CPU ou memória DRAM. 4 5 Processor Error 6 8042 - Gate A20 Failure 7 Processor Exception Interrupt Error Display Memory Read/Write Error ROM Checksum Error CMOS Shutdown Register Read/Write Error Cache memory bad - do not enable cache 8 9 10 11 O controlador de teclado (8042) gera o sinal A20, responsável pela entrada do microprocessador em modo protegido. Este erro significa que o BIOS não consegue colocar o processador para operar em modo protegido. O processador gerou uma interrupção de exceção. Placa de CPU, provavelmente o processador. Placa de CPU. Placa de CPU ou processador. Ou a placa de vídeo está ausente, ou sua memória de vídeo apresentou erro. Erro na memória ROM, provavelmente danificada. O chamado “Shutdown Register” (localizado no CMOS) apresentou erro. Placa de vídeo. Falha na memória cache. Memória cache ou placa de CPU. Memória ROM. CMOS. Nos erros com 1, 2 e 3 beeps, verifique se os módulos de memória estão bem encaixados. Se continuarem, troque as memórias. Para os erros com 4, 5, 7 e 10 beeps, a placa de CPU provavelmente está defeituosa e deve ser devolvida para troca. Para o erro de 6 beeps, encaixe melhor o chip 8042 (Keyboard controller / Keyboard BIOS) no seu soquete. Este chip é encontrado nas placas de CPU 22-74 Hardware Total mais antigas. Experimente também usar outro teclado. Nas placas modernas, ele está embutido no chipset, portanto será o caso de trocar a placa de CPU em caso de problemas. Para o erro de 8 beeps, troque a placa de vídeo. Em placas de CPU com vídeo onboard e memória de vídeo compartilhada, troque os módulos de memória. O erro de 9 beeps indica defeito na ROM que armazena o BIOS. Será preciso trocar a placa de CPU, já que não encontramos no Brasil, BIOS avulsos, exceto em sucatas eletrônicas. O BIOS Award não opera com tantos códigos de erro. Utiliza apenas os mostrados na tabela abaixo: Código 1 beep curto Beeps longos e repetidos 1 beep longo e 3 curtos Beeps agudos e irregulares durante o uso normal do computador Significado Sistema normal, sem erros. Memória RAM não foi detectada, pode estar defeituosa ou mal encaixada Placa de vídeo não detectada, ou memória de vídeo ruim. Processador apresenta aquecimento excessivo. A placa de CPU reduz a sua velocidade para reduzir o aquecimento. Os BIOS da Phoenix utilizam seqüências de beeps um pouco diferentes. Cada série é composta de 4 mini-seqüências. Por exemplo, a série 1-2-2-3 consiste em um beep, uma pausa, dois beeps, uma pausa, dois beeps, uma pausa, três beeps e uma pausa mais longa. A seguir estão as séries usadas: Série Descrição da Phoenix Causa provável 1-2-2-3 1-3-1-1 1-3-1-3 1-3-4-1 1-3-4-3 1-4-1-1 2-1-2-3 2-2-3-1 1-2 BIOS ROM checksum Test DRAM refresh Test 8742 Keyboard Controller RAM failure on address line xxxx RAM failure on data bits xxxx RAM failure on data bits xxxx Check ROM copyright notice Test for unexpected interrupts Search for option ROMs. One long, two short beeps on checksum failure Defeito na ROM Defeito na DRAM ou no chipset Defeito na interface de teclado DRAM DRAM DRAM Defeito na ROM, ou ROM adulterada Defeito no chipset ou em interfaces Defeito em ROMs de placas de expansão Por mais que se esforcem, essas tabelas de códigos de erros não informam com precisão a causa do erro. Devem ser consideradas apenas como pistas Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-75 para o solucionamento de problemas. Na prática, o troca-troca de peças é o que mais ajuda a detectar um defeito. Placa de diagnóstico Para quem trabalha com montagem e manutenção de PCs, vale a pena adquirir uma placa de diagnóstico. Esta placa é conectada a um slot da placa de CPU, e informa em um display, um código de dois dígitos. Este código indica qual é a operação que o BIOS está prestes a realizar. Quando o PC trava no início do boot, antes mesmo de apresentar mensagens no monitor ou na impossibilidade de emitir beeps, o código apresentado neste display dá uma idéia da operação na qual ocorreu o erro. Por exemplo, se o display indica “vou testar a memória” e a seguir trava, significa que o problema está provavelmente na memória. Não é justificável comprar uma placa de diagnóstico se você pretende montar apenas o seu próprio PC. Mas vale muito a pena para quem trabalha com manutenção e para quem vai produzir muitos PCs. Figura 22.93 Uma placa de diagnóstico para teste de fonte de alimentação. Existem ainda placas de diagnóstico que testam a fonte de alimentação. Elas mostram no seu display digital, os valores de tensão gerados pela fonte, bem como os níveis de oscilação existentes nessas tensões. Defeitos na fonte podem ser diagnosticados com este tipo de placa. Tanto as placas para teste de fonte como as usadas na exibição de códigos de erro podem ser encontradas em versões ISA e PCI. Você encontrará essas placas em www.spider.com.br e www.trinitech.com.br. Configurando o display digital do gabinete 22-76 Hardware Total Já que o display digital existente nos gabinete antigos é apenas um enfeite, você pode deixá-lo mostrando números quaisquer (888, por exemplo). Se quiser pode configurá-los antes ou depois da montagem do PC, mas para isto será preciso ter o manual do gabinete. Check-up de hardware Se você acaba de montar o computador e não encontrou problemas, provavelmente todo o seu hardware está em perfeitas condições. Mais certo ainda deste perfeito funcionamento você estará se instalar o sistema operacional e tudo continuar normal, sem defeitos aparentes. A chance de ocorrer algum problema é muito remota. Se o computador é para seu uso pessoal, você pode começar a instalar programas e usá-los, ou seja, o computador estará liberado para uso normal. Se um dia ocorrer algum problema você poderá investigar, mas não vale a pena perder muito tempo, depois da montagem e da instalação do sistema operacional, testando exaustivamente um computador que aparentemente funciona bem. O mesmo não podemos dizer se este computador vai ser vendido. Aquele que monta um computador para uso próprio está preparado para resolver eventuais futuros problemas, afinal ele é o “pai da criança”. Já o usuário que compra um computador pronto não quer saber de problemas. Ele quer um computador infalível, e ficará muito decepcionado se ocorrerem problemas. Por isso, aqueles que montam computadores para vender devem testá-lo exaustivamente antes que sejam entregues ao seu cliente. Para realizar esses testes existem os chamados Softwares de Diagnóstico. São programas que podem ser utilizados antes da instalação do sistema operacional, e testam a placa de CPU, o processador, as memórias, os discos e demais dispositivos instalados no computador. Os testes realizados por esses programas são muito mais rigorosos (e demorados) que os efetuados pelo BIOS, e têm condições melhores de encontrar problemas não percebidos. Apesar de não serem totalmente infalíveis, os fabricantes de computadores que trabalham de forma séria devem sempre realizar um check-up de hardware usando programas de diagnóstico. Existem vários programas de diagnóstico disponíveis no mercado. Alguns custam caro, outros são mais baratos. Alguns podem ser encontrado nos CDs vendidos em revistas especializadas, outros podem até ser obtidos gratuitamente em versão demo, pela Internet. Os mais famosos programas de diagnóstico são o AMI Diag, o Norton Diagnostics e o PC-Ckeck. ////////// FIM ////////// Capítulo 22 – Montagem de PCs 22-77 Capítulo 23 Discos Armazenamento de dados Esta é uma das funções importantes de um computador. Além de acessar e processar dados, o computador precisa também armazená-los. Existem portanto diferentes métodos de armazenamento, cada um com suas próprias características. Neste capítulo apresentaremos os principais dispositivos de armazenamento de dados:      Disco rígido Drive de CD-ROM Gravadores de CD ZIP Drive Drive de disquetes Disco rígido Todo usuário quer um PC com um processador rápido, uma boa quantidade de memória RAM, e um disco rígido de generosa capacidade. O que chamamos de generosa capacidade varia bastante ao longo do tempo. Em 1995, 1 GB era uma capacidade bastante generosa. Para os padrões do início de 2001, a capacidade mínima de um HD considerado modesto é 10 GB, e capacidades generosas são 20, 30 ou 40 GB. Já existem discos IDE com mais de 100 GB, dentro de pouco tempo essas altas capacidades, antes consideradas absurdas, passarão a ser comuns. Além da elevada capacidade, também é necessário que o disco rígido apresente um bom desempenho. Quanto maior é o desempenho, menor será o tempo gasto nas operações de acesso a disco. 23-2 Hardware Total IDE x SCSI A maioria dos discos rígidos usados nos computadores de uso pessoal são do padrão IDE (Integrated Drive Electronics). Existe um outro tipo de disco, usado em servidores e em computadores que precisam ter altíssimo desempenho. São os discos SCSI (Small Computer System Interface). O padrão IDE também é conhecido como ATA (AT Attachment). Na maior parte deste capítulo trataremos sobre discos IDE, mas também apresentaremos os discos rígidos SCSI. Figura 23.1 Disco rígido IDE Disco rígido IDE e seus acessórios A figura 1 mostra um disco rígido IDE. Alguns acessórios podem acompanhá-lo: parafusos de fixação, um manual e um disquete de instalação. O disquete de instalação é necessário apenas quando o disco vai ser instalado em um computador com BIOS antigo, que não é capaz de reconhecer a sua capacidade máxima. Os parafusos de fixação também não são necessários, já que o gabinete do computador vem acompanhado de parafusos em número suficiente. São úteis entretanto quando o disco rígido vai ser instalado em um computador cujos parafusos o usuário já não possui mais. O manual traz algumas informações importantes, como a configuração de jumpers e os parâmetros para serem programados no CMOS Setup. Em geral essas informações estão indicadas na carcaça externa do disco rígido, e o manual pode assim ser dispensado. Mesmo quando o manual não é fornecido, é possível obter as informações mais importantes no site do fabricante do disco rígido. O software que acompanha o disco rígido normalmente é desnecessário. Nos PCs antigos, os BIOS só eram capazes de reconhecer discos rígidos com no máximo 504 MB. Nos PCs modernos (o que inclui todos os de classe Pentium e superiores), os BIOS possuem uma função chamada LBA (Logical Capítulo 23 – Discos 23-3 Block Addressing). Com esta função, o limite de 504 MB é vencido. Existem alguns BIOS de PCs produzidos entre 1996 e 1997 que reconhecem no máximo discos com 2 GB. Outros chegam ao máximo de 4 GB. Todos os PCs produzidos antes de 1998 tinham em 8 GB o limite máximo. Se você precisa instalar um disco rígido moderno em um computador antigo, precisará do software que acompanha o disco rígido, conhecido como driver LBA. Os principais softwares deste tipo são o Disk Manager e o EZ Drive. Se este software é necessário e não acompanha o seu disco rígido, existem duas soluções para o problema: atualizar o BIOS da placa de CPU (através do site do fabricante da placa), ou obter o driver LBA no site do fabricante do disco rígido. Figura 23.2 Conectores da parte traseira de um disco rígido. Conectores de um disco IDE A figura 2 mostra os conectores existentes na parte traseira de um disco IDE. Um conector permite a ligação na fonte de alimentação, e outro é usado para a conexão com o cabo flat IDE. Normalmente encontramos ainda um grupo de jumpers que fazem o selecionamento do disco. Com eles podemos programar o disco para operar como Master ou Slave (o que é mais ou menos o mesmo que definir se o disco irá operar como C ou D). Interfaces IDE Os discos rígidos devem ser ligados nas interfaces IDE existentes na placa de CPU, através do cabo flat IDE. Cada interface IDE permite a conexão de até dois dispositivos IDE. Podemos combinar dispositivos IDE de diversas formas. Por exemplo, podemos ligar na interface IDE primária, dois discos rígidos IDE, e na interface IDE secundária, ligar um drive de CD-ROM IDE e um ZIP drive IDE. 23-4 Hardware Total Figura 23.3 Conectores IDE. A figura 3 mostra dois conectores, relativos às duas interfaces IDE. São chamadas de Primary IDE e Secondary IDE. Ao instalarmos um disco rígido, devemos fazê-lo preferencialmente na interface IDE primária, configurado como Master (ou seja, o primeiro dispositivo). Quando vamos instalar um segundo disco rígido, podemos configurá-lo como Slave na interface IDE primária (ou seja, o segundo dispositivo), ou então como Master da interface IDE secundária. O interior de um disco rígido A figura 4 mostra o interior de um disco rígido. Obviamente, o disco desta foto já não funciona mais. Não podemos abrir o disco rígido para ver o seu interior. Isto só pode ser feito em laboratórios que possuem os equipamentos necessários à produção ou manutenção de discos rígidos. Figura 23.4 O interior de um disco rígido. A seguir, apresentaremos alguns componentes existentes no disco rígido, bem como alguns termos relacionados. Capítulo 23 – Discos 23-5 Discos O disco é o meio magnético onde são gravados os dados. Normalmente são feitos de alumínio coberto por um material magnético. Em geral, dentro de um disco rígido encontramos vários discos magnéticos. Alguns modelos possuem no seu interior apenas um disco, mas podemos encontrar alguns modelos de alta capacidade que possuem até 8 discos em seu interior. Braço O braço é um dispositivo mecânico que serve para movimentar as cabeças de leitura e gravação ao longo da superfície do disco. Possui várias ramificações para que cada uma das cabeças possa ter acesso à superfície magnética. Cabeças Dentro de um disco rígido, encontramos vários discos, sendo que cada um deles possui duas faces (cada face é uma superfície magnética). Para cada face, existe uma cabeça correspondente. Um braço mecânico movimenta as cabeças para que cada uma acesse qualquer ponto da sua superfície magnética. Superfície Cada face de um disco é uma superfície magnética, usada para gravação e leitura de dados. Figura 23.5 Discos, braço e cabeças de um disco rígido. Trilhas Cada superfície é dividida magneticamente em trilhas e setores. As trilhas são círculos concêntricos, igualmente espaçados. A cabeça correspondente deve antes ser posicionada sobre a trilha desejada para que seus dados possam ser lidos ou gravados. Os discos rígidos modernos possuem, em cada superfície, milhares de trilhas, em geral entre 1000 e 5000. Setores 23-6 Hardware Total Assim como cada face de um disco é magneticamente dividida em trilhas, cada trilha é magneticamente dividida em setores. A figura 6 mostra de forma simplificada, a superfície de um disco dividida em trilhas e setores. Esta representação é realmente simplificada, já que os discos atuais possuem milhares de trilhas. Os primeiros discos rígidos fabricados possuíam 17 setores em cada trilha. Discos rígidos modernos possuem entre 50 e 200 setores por trilha. *** 35% *** Figura 23.6 Trilhas e setores. Nos discos antigos, cada uma das trilhas possuía o mesmo número de setores, como mostra a figura 6. Nos discos modernos, graças à presença de um microprocessador interno, é possível dividir um disco em várias zonas, e gravar nas zonas mais externas um número maior de setores. Este método, chamado ZBR (Zone Bit Recording), permite aproveitar muito melhor a superfície magnética, chegando a gravar até 50% mais dados que usando o método tradicional, no qual todas as trilhas possuíam o mesmo número de setores. Cilindros Este é um conceito muito importante na terminologia de discos rígidos. Um cilindro é um grupo de trilhas de mesmo número, em superfícies diferentes. Digamos por exemplo que um disco tenha 4 cabeças (numeradas de 0 a 3), e que o braço está posicionando essas cabeças de modo que cada uma esteja sobre a trilha 50 da sua superfície. Dizemos então que as cabeças estão posicionadas sobre o cilindro número 50. Explicando de uma forma ainda mais simples, considere que chamamos a trilha X da cabeça Y de “Trilha X/Y”. Então: Cilindro 0 = Trilha 0/0 + Trilha 0/1 + Trilha 0/2 + Trilha 0/3 Cilindro 1 = Trilha 1/0 + Trilha 1/1 + Trilha 1/2 + Trilha 1/3 Capítulo 23 – Discos 23-7 Cilindro 2 = Trilha 2/0 + Trilha 2/1 + Trilha 2/2 + Trilha 2/3 etc... Obviamente estamos supondo um disco rígido com 4 cabeças. A figura 7 mostra, de forma simplificada, o conceito de cilindro. Figura 23.7 Cilindro. Geometria lógica e física Os discos rígidos modernos têm uma organização bastante parecida com a dos discos mais antigos, com menor capacidade. A tabela a seguir mostra algumas características de discos rígidos antigos e modernos: Capacidade Numero de setores Número de trilhas Número de cabeças Tamanho do setor Discos antigos Baixa Constante em todas as trilhas Centenas Poucas 512 bytes Discos modernos Alta Variável, sendo maior nas trilhas externas Milhares Poucas 512 bytes Os discos modernos têm capacidade bem elevada. Em 1980 eram comuns modelos de 5 ou 10 MB, em 1990 eram comuns modelos de 30 e 40 MB, e em 2000, os modelos de 10 a 20 GB eram os mais comuns. Uma grande diferença é o número de setores, que era constante em todas as trilhas dos modelos antigos (em geral 17, 25 ou 34 setores por trilha), enquanto nos discos modernos o número de setores por trilha é bem maior, chegando à casa das centenas nas trilhas mais externas. O número de trilhas em cada superfície também é maior, graças a técnicas que permitiram aumentar a densidade de gravação. Duas características entretanto são comuns nos discos antigos e nos modernos. O número de pratos permanece pequeno, assim como o número de cabeças. A maioria dos discos têm 2, 4, 6 ou 8 cabeças. Também por uma questão de compatibilidade, cada setor do disco 23-8 Hardware Total permanece com 512 bytes nos discos modernos, assim como ocorria nos discos antigos. Quando o BIOS ou o sistema operacional precisa acessar os dados de um setor do disco, ele precisa informar o número da cabeça, o número do cilindro e o número do setor. Este endereçamento seria extremamente complexo se o BIOS e o sistema operacional tivessem que levar em conta que cada grupo de trilhas possui um número diferente de setores. Para simplificar as coisas, o disco rígido aceita ser endereçado como se todas as suas trilhas tivessem o mesmo número de setores. Ao receber o número da cabeça, cilindro e setor a ser acessado (endereço lógico), faz os cálculos que convertem esses valores para o número verdadeiro do setor interno (endereço físico). Cálculo da capacidade Quando programamos no CMOS Setup, o número de cabeças, cilindros e setores de um disco rígido, esses parâmetros são chamados de geometria lógica do disco rígido, e não correspondem ao que realmente existe no seu interior. Digamos que um certo disco rígido tenha no CMOS Setup, os seguintes parâmetros: 2180 cilindros 255 cabeças 63 setores Note que este disco não tem realmente 255 cabeças. Se isto fosse realidade, este disco teria mais de 1 metro de altura! Da mesma forma, o número de setores não é tão pequeno como 63, já que os discos modernos têm trilhas com muito mais setores. Mesmo sendo parâmetros fictícios, o disco rígido aceita ser endereçado através deles, e converte o endereço lógico externo para o endereço físico interno para realizar os acessos. A capacidade de qualquer disco rígido é obtida multiplicando o número de cilindros pelo número de cabeças pelo número de setores por 512, já que são 512 bytes por setor. Portanto a capacidade é dada por: Cilindros x cabeças x setores x 512 O disco do nosso exemplo teria: 2180 x 255 x 63 = 17.931.110.400 bytes, ou seja, quase 18 GB. Capítulo 23 – Discos 23-9 Portanto é importante entender a organização interna dos discos rígidos antigos, já que os modernos são encarados externamente desta mesma forma, apenas apresentando um número elevado de “cabeças lógicas”. ATA-33, ATA-66 e ATA-100 Um dos diversos fatores que definem o desempenho de um disco rígido é a sua taxa de transferência externa. Até pouco tempo, a maior taxa de transferência observada nos discos IDE era de 16,6 MB/s no chamado PIO Mode 4. Em 1997 surgiram os discos capazes de operar no modo Ultra DMA 33 (ou ATA-33), que opera com 33 MB/s. Surgiram a seguir os padrões ATA-66 e ATA-100, capazes de operar com taxas de 66 MB/s e 100 MB/s, respectivamente. Certas restrições devem ser observadas para que esses modos possam ser usados: a) A interface IDE deve ser compatível b) O disco rígido deve ser compatível c) O cabo flat IDE deve ser adequado Dependendo da placa de CPU, o máximo modo suportado pode ser o ATA33, o ATA-66 ou o ATA-100. Isto depende do chipset utilizado na placa de CPU. O disco rígido também deve ser compatível. Existem discos rígidos compatíveis com o padrão ATA-33, outros mais novos compatíveis como ATA-66 e outros ainda mais novos, compatíveis com o ATA-100. Figura 23.8 O cabo flat para o modo ATA-33 é de 40 vias e deve ter no máximo 45 cm de comprimento. A questão do cabo também é importante. Placas de CPU são sempre acompanhadas dos cabos IDE. Para usar o modo ATA-33 é permitido usar o cabo flat de 40 vias, mas ele precisa ter no máximo 45 centímetros de comprimento, caso contrário ocorrerão erros de leitura e gravação. Para os modos ATA-66 e ATA-100 é preciso usar o cabo flat IDE de 80 vias. 23-10 Hardware Total Figura 23.9 Para os modos ATA-66 e ATA-100 é preciso usar o cabo IDE de 80 vias. Ambos têm conectores iguais. As tabelas que se seguem resumem as condições mínimas para que seja possível o funcionamento nos modos ATA-33, ATA-66 e ATA-100. Quando as condições não são satisfeitas por um determinado modo, as transferências ocorrerão no modo imediatamente inferior, desde que satisfaça às três condições. Requisitos mínimos para operar em ATA-33 Disco rígido Interface IDE Cabo flat IDE ATA-33 ATA-33 40 vias, 45 cm Requisitos mínimos para operar em ATA-66 Disco rígido Interface IDE Cabo flat IDE ATA-66 ATA-66 80 vias Requisitos mínimos para operar em ATA-100 Disco rígido Interface IDE Cabo flat IDE ATA-100 ATA-100 80 vias Suponha por exemplo que vamos fazer a seguinte instalação: Interface IDE ATA-66 Disco rígido ATA-33 Cabo flat de 80 vias A interface IDE é ATA-66 e está sendo usado o cabo apropriado para este modo, entretanto o disco rígido do exemplo suporta no máximo o ATA-33, portanto este será o modo utilizado, e não o ATA-66. Capítulo 23 – Discos 23-11 Além de serem satisfeitas essas condições do ponto de vista do hardware, é também preciso configurar o Windows para ativar os modos Ultra DMA. Se isto não for feito, o acesso ao disco ficará limitado ao PIO Mode 4, com apenas 16,6 MB/s. Tempo de acesso O tempo de acesso está relacionado com a velocidade de movimentação do braço que contém as cabeças de leitura e gravação. Podemos entender facilmente que quanto mais veloz for o movimento deste braço, mais rapidamente o disco poderá acessar qualquer dado nele armazenado. Digamos que em um determinado instante o braço esteja posicionado sobre o cilindro número 200, e o disco recebe um comando para que seja acessado o cilindro 210. Devido à proximidade, este movimento será relativamente rápido. Entretanto, digamos que seja recebido um comando para acessar o cilindro número 800. Como este cilindro está mais longe, o movimento realizado pelo braço será mais demorado. A todo instante, o disco pode receber comandos para mover seu braço a qualquer cilindro para realizar leituras ou gravações de dados. O movimento pode ser mais ou menos demorado, dependendo do número do cilindro atual e do número do cilindro solicitado. Convenciona-se tomar como parâmetro estatístico, o tempo necessário para mover o braço desde o primeiro cilindro até o último. Este tempo é chamado de full stroke. Chamamos de tempo médio de acesso, ou simplesmente tempo de acesso, um valor igual à metade de full stroke. É aproximadamente igual ao tempo necessário para mover o braço desde o primeiro cilindro até o cilindro central. tempo de acesso = (full stroke) / 2 Praticamente todos os discos rígidos modernos apresentam tempos de acesso entre 8 e 15 ms, sendo que a maioria deles situa-se entre 8 e 12 ms. Alguns campeões de velocidade situam-se abaixo de 8 ms, enquanto alguns modelos mais econômicos (e lentos) possuem tempos de acesso um pouco maiores, entre 10 e 15 ms. Quanto menor for o tempo de acesso, melhor será o desempenho do disco. Em situações nas quais são feitos poucos acessos seqüenciais a arquivos muito grandes (o caso típico das aplicações de multimídia), o tempo de acesso é um fator de importância secundária. Tanto é assim que os drives de CD-ROM apresentam tempos de acesso em torno de 100 ms, sem prejudicar 23-12 Hardware Total o seu desempenho. Por outro lado, nas aplicações em que são feitos acessos a uma grande quantidade de arquivos de tamanho pequeno (caso típico do ambiente Windows), o tempo de acesso é um fator decisivo no desempenho do disco. Existe um outro tipo de tempo de acesso que também tem importância, apesar de secundária. Trata-se do tempo de acesso entre trilhas. Mede o tempo necessário para mover o braço de uma trilha (ou cilindro), até a trilha seguinte. Este parâmetro é importante quando está sendo realizada a leitura ou gravação de arquivos longos, que podem ocupar vários cilindros consecutivos. Em geral, o tempo de acesso entre trilhas varia entre 1/3 e 1/5 do tempo médio de acesso. Podemos então encontrar discos com tempos de acesso entre trilhas variando de pouco mais de 1 ms, até valores mais elevados como 5 ms. Este tempo exerce uma influência bem pequena sobre o desempenho. Considere por exemplo um disco que gira a 5400 RPM, com 4 cabeças, e um tempo de acesso entre trilhas igual a 4 ms. Para ler as 4 trilhas que formam um cilindro, o disco precisa descrever 4 rotações, o que consome um tempo total de 44 ms. Depois disso, é preciso gastar mais 4 ms para mover o braço até o cilindro seguinte para continuar acessando o arquivo. Portanto, esta movimentação aumentou o tempo total para ler um cilindro inteiro, de 44 para 48 ms, uma diferença muito pequena. Vários programas fazem a medida do tempo médio de acesso, e ainda do tempo de acesso entre trilhas. Podemos citar o PC Check (figura 10), cuja versão demo pode ser obtida gratuitamente através da Internet, em www.eurosoft-uk.com. Figura 23.10 Medida do desempenho de um disco rígido com o PC Check. Os resultados mostrados na figura 10 foram obtidos em um disco rígido Quantum Fireball LCT15: Capítulo 23 – Discos Linear Seek (tempo de acesso entre trilhas): Full Stroke Seek: Random Seek (tempo médio de acesso): 23-13 1.33 ms 8.03 ms 5.44 ms Quando o computador destina-se a ser usado em aplicações profissionais que exigem alto desempenho, é preciso procurar um disco rígido que também seja de alto desempenho. Para isto é preciso que o disco tenha um baixo tempo de acesso. O tempo de acesso entre trilhas é de importância secundária, e não deve ser usado como fator decisivo. Como dificilmente podemos medir o desempenho do disco antes de comprá-lo, devemos procurar outros meios de obter esta informação. Podemos, por exemplo, acessar o fabricante via Internet e consultar as especificações técnicas dos modelos oferecidos. Taxa de transferência interna Ao lado do tempo médio de acesso, a taxa de transferência interna é o mais importante fator que define o desempenho de um disco rígido. Enquanto o tempo médio de acesso é decisivo na leitura de arquivos pequenos em grande quantidade, a taxa de transferência interna é o principal fator envolvido na velocidade de leitura e gravação de arquivos grandes. Os discos rígidos IDE (e também os modelos SCSI) possuem uma área interna de memória, para onde são lidos os dados que serão posteriormente transferidos para a placa de CPU. Esta área é chamada de cache ou buffer. Quando um disco rígido IDE transfere dados, estão envolvidos dois tipos de transferência: 1. Transferência da mídia magnética para a cache interna 2. Transferência da cache interna para a placa de CPU A figura 11 mostra como a operação completa é realizada. A taxa de transferência interna representa a velocidade na qual a primeira transferência é feita. A velocidade na qual a segunda transferência se faz, é chamada de taxa de transferência externa. Em geral a taxa externa é muito maior que a interna. Para que o disco rígido possa fazer uma transferência completa (mídia - cache - CPU) de forma mais veloz, tanto a transferência interna como a externa precisam ser rápidas. Quanto à taxa externa não há problema. Os modernos discos IDE são capazes de transferir dados para a placa de CPU em velocidades bem elevadas, como 66 MB/s (ATA-66) e 100 MB/s (ATA-100). A grande dificuldade tecnológica é obter uma taxa de transferência interna elevada. 23-14 Hardware Total Figura 23.11 Taxas de transferência interna e externa. Calculando a taxa de transferência efetiva Suponha que um determinado disco apresente as seguintes taxas de transferência: Interna: Externa: 30 MB/s 100 MB/s Calculando de forma bem simples, suponha a leitura de 1 MB. Como a taxa de transferência interna é de 30 MB/s, o tempo necessário para ler esses 1 MB para a memória interna é: 1 MB / 30 MB/s = 0,033 s Para transferir esses dados da memória interna para a placa de CPU, será preciso um tempo de: 1 MB / 100 MB/s = 0,010 s Portanto, o tempo total para realizar esta transferência de 1 MB é de: 0,033 s + 0,010 s = 0,043 s Dividindo a quantidade de dados transferidos (1 MB) pelo tempo total (0,31 s), teremos uma taxa de transferência efetiva de: 1 MB / 0,043 s = 23,2 MB/s Ficamos então com os seguintes resultados: Capítulo 23 – Discos 23-15 Taxa de transferência interna: 30 MB/s Taxa de transferência externa: 100 MB/s Taxa de transferência efetiva: 23,2 MB/s Estamos chamando de taxa de transferência efetiva, a combinação da taxa interna com a externa. Observe que seu valor está muito mais próximo da taxa interna. Vamos considerar mais dois discos, e apresentar suas taxas de transferência interna e externa, e calcular a taxa efetiva. Coloquemos os três discos em uma tabela: Taxa de transferência interna Taxa de transferência externa Taxa de transferência efetiva Disco 1 30 MB/s 100 MB/s 23,2 MB/s Disco 2 30 MB/s 66 MB/s 20,6 MB/s Disco 3 20 MB/s 100 MB/s 16,6 MB/s Nesta tabela, a taxa de transferência efetiva foi calculada como no primeiro exemplo. Comparando o disco 1 com o disco 2, observamos que um valor menor na taxa de transferência externa (66 MB/s ao invés de 100 MB/s) não causa uma degradação significativa da taxa de transferência efetiva (20,6 MB/s ao invés de 23,2 MB/s). Comparando o disco 1 com o disco 3, vemos que a diminuição da taxa de transferência interna (20 MB/s ao invés de 30 MB/s) causa uma diminuição considerável na taxa efetiva (16,6 MB/s, ao invés de 23,2 MB/s). Isto ocorre devido ao fato da taxa externa ser relativamente alta, ficando portanto a cargo da taxa interna o resultado final. Os resultados podem ser apreciados quando comparamos os discos 2 e 3 com o disco 1, em termos de porcentagem das taxas de transferência: Taxa interna Taxa externa Taxa efetiva Disco 2 x Disco 1 Igual 33% menor 11,2% menor Disco 3 x Disco 1 33% menor Igual 28,5% menor Comparando o disco 2 com o disco 1, vemos que ambos têm a mesma taxa de transferência interna, e a taxa externa do disco 2 é 33% menor, e como resultado, a taxa de transferência efetiva ficou 11,2% menor. Agora comparando o disco 3 com o disco 1, vemos que ambos têm a mesma taxa externa, mas a taxa interna do disco 3 é 33% menor, e como resultado, sua taxa de transferência efetiva é 28,5% menor. De um modo geral, a taxa de transferência interna é a que determina o desempenho global, sendo muito mais importante que a externa. Existem discos ATA-66 e ATA-100 de baixo custo, com taxas internas bastante modestas. O fato de serem ATA-66 ou ATA-100 não garante que esses discos terão um bom desempenho. Muito mais importante é checar a taxa de transferência interna. 23-16 Hardware Total Esta discussão sobre taxas de transferência interna e externa também se aplicam a modelos SCSI. Esses discos também têm uma memória interna, uma taxa de transferência interna e uma externa. A diferença principal é que a transferência externa não segue padrões como ATA-33, ATA-66 e ATA100, e sim, padrões próprios da interface SCSI. Existem modos que operam com 20, 40, 80, 160 e até 320 MB/s. Calculando a taxa de transferência interna Os cálculos apresentados aqui foram aproximados, mas serviram para mostrar como a taxa de transferência interna é importante. Para que um disco possua uma elevada taxa de transferência interna, ele precisa: 1. Possuir um grande número de setores por trilha 2. Possuir uma alta velocidade de rotação Mesmo de forma intuitiva, podemos entender que, quanto maior é o número de setores em uma trilha, mais dados poderão ser lidos (ou gravados) em cada rotação do disco. Da mesma forma, quanto mais elevada for a velocidade de rotação, mais rápido os dados passarão pelas cabeças. Suponha que um determinado disco gira a 5400 RPM, e em cada trilha externa existam 400 setores. Para calcular a taxa de transferência interna, devemos dividir o número de bytes de uma trilha pelo tempo necessário para a sua leitura (1 rotação): Número de bytes = 400 x 512 = 204.800 Tempo de uma rotação: 60s / 5400 RPM = 0,011 s A taxa de transferência interna será então: 204.800 bytes / 0,011 s = 18,6 MB/s, aproximadamente A taxa de transferência interna pode ser então calculada pela fórmula: N x R x 512 / 60.000.000 Nesta fórmula, N é o número de setores por trilha, R é a velocidade de rotação (dada em RPM). O resultado será a taxa interna de transferência, dada em MB/s. Pela fórmula, fica claro que quanto maiores forem os valores de N (número de setores por trilha) e R (velocidade de rotação dos discos), maior será a taxa de transferência interna. Capítulo 23 – Discos 23-17 Como já dissemos, os discos rígidos modernos possuem, nas suas trilhas externas, mais setores que nas trilhas internas. Por isso, a taxa de transferência será mais elevada durante a leitura de áreas no início do disco. Se soubéssemos o número de setores nas primeiras e nas últimas trilhas, juntamente com a velocidade de rotação, poderíamos calcular um valor médio para a taxa de transferência interna. Mesmo sem saber o número de setores, podemos encontrar a taxa de transferência interna máxima, nas entrelinhas do manual do disco rígido. Veja por exemplo as informações extraídas do manual dos discos Quantum Fireball LCT20. Trata-se de uma família de discos de 10, 20, 30 e 40 GB. Os discos são idênticos, a diferença está no número de superfícies magnéticas (1 a 4), com 10 GB em cada superfície. No manual desses discos, encontramos as informações mostradas na figura 12. Figura 23.12 Parâmetros de desempenho de um disco rígido. Neste manual vemos a informação: Internal Data Rate (Mb/sec): Up to 248 Esta é a taxa de transferência interna máxima, que nesses discos vale 248 Mbits/s. Observe que em geral os fabricantes apresentam esta taxa em Mbits/s, e não em MB/s. Para converter de Mbits/s para MB/s, basta dividir por 8. Portanto, a taxa é de 31 MB/s. Como vemos, o fabricante não informa o número de setores por trilha, dado necessário para calcular a taxa de transferência interna, em compensação informa diretamente o valor desta taxa de transferência. Note que esta taxa que o fabricante informa não é a que se verifica na prática. Este valor não leva em conta, por exemplo, as áreas que separam os 23-18 Hardware Total setores consecutivos, chamadas de “gaps”. Os gaps ocupam cerca de 10% de cada trilha, portanto, apenas 90% dos bits que passam pelas cabeças a cada segundo representam realmente dados. Isto já reduz a taxa de transferência interna para cerca de 28 MB/s (que ainda é um valor bem alto). Não há nada que o usuário possa fazer para aumentar a taxa de transferência interna de um disco, nem para reduzir o seu tempo de acesso. Entretanto, é útil conhecer essas informações antes da compra de um disco rígido. Estacionamento das cabeças O estacionamento das cabeças é uma operação realizada sempre que o disco rígido é desligado. Consiste em, antes do desligamento, mover as cabeças sobre um cilindro onde não serão gravados dados. Isto evita que, ao cessar a rotação do disco, as cabeças toquem na superfície magnética, o que poderia não só perda de dados, mas também deixar o disco fisicamente danificado. Todos os discos rígidos atuais fazem estacionamento automático das cabeças, mas nos modelos muito antigos, esta operação precisava ser feita manualmente, através de programas apropriados (PARK.COM). Os fabricantes de discos rígidos recomendam que esses programas não sejam mais usados. O usuário deve deixar que o estacionamento das cabeças seja feito de forma automática, quando o disco é desligado. Pré-compensação de gravação Os discos rígidos antigos necessitavam que, a partir de um certo cilindro, este comando fosse ativado, com o objetivo de remanejar o posicionamento dos bits gravados nos cilindros mais internos, para evitar que esses bits interagissem magneticamente, alterando suas posições. Nos discos modernos a pré-compensação continua sendo usada, entretanto é ativada internamente pelo disco, e não mais pelo BIOS, como era feito há alguns anos atrás (aproximadamente até o início dos anos 90). Logical Block Addressing O LBA (Logical Block Addressing) foi introduzido para que fosse possível ultrapassar a barreira dos “504 MB”, um problema que existia nos BIOS dos PCs produzidos até 1995, aproximadamente. Quando um computador possui um BIOS que não possui a função LBA, é necessário, para instalar discos IDE acima de 504 MB, utilizar um software que implementa esta função. Durante 1994, 1995 e até em 1996, praticamente todos os discos rígidos IDE eram fornecidos juntamente com um disquete com um software que implementa esta função. Para instalar um disco rígido acima de 504 MB, não use nenhum software adicional para ativar este recurso. Ao invés disso, Capítulo 23 – Discos 23-19 habilite a função LBA no seu CMOS Setup. Em geral você encontrará no Setup, comandos individuais para ativar o LBA para cada disco rígido, de forma independente. IDE Block Mode Os modernos discos IDE podem realizar transferências em bloco. Ao invés de transferirem um setor de cada vez, transferem para a memória da placa de CPU, um grupo de setores. Alguns Setups permitem que seja escolhido o número de setores a serem transferidos neste modo: 4, 8, 16, 32 ou 64. Certos Setups operam com um valor fixo, por exemplo, 16 setores, sempre que o IDE Block Mode for ativado. Declarando o disco rígido IDE no CMOS Setup Sempre que um disco rígido IDE for instalado, deve ser declarado no CMOS Setup. As placas de CPU produzidas nos últimos anos possuem sempre duas interfaces IDE, sendo que cada uma delas pode controlar dois dispositivos IDE. Como essas duas interfaces são chamadas de Primária e Secundária, e como os dois dispositivos ligados a uma interface IDE são chamados de Mestre e Escravo (Master / Slave), os 4 dispositivos IDE são chamados de:     Primary Master Primary Slave Secondary Master Secondary Slave Em geral, o BIOS dá suporte apenas a discos rígidos. Outros dispositivos, como drives de CD-ROM e unidades de fita IDE necessitam de drivers apropriados, normalmente carregados durante o boot. Os parâmetros relacionados com o disco rígido que utilizam declarações no CMOS Setup são os seguintes: Cyln Head Sect Número de cilindros. Esta informação é encontrada no manual do disco rígido, e muitas vezes está também impressa na sua carcaça externa. O conjunto de valores formados pelo número de cilindros, cabeças e setores de um disco rígido é a “Geometria Lógica” do disco. Número de cabeças. Também podemos encontrar esta informação no manual do disco rígido, e em geral, impressa na sua carcaça externa. Número de setores por trilha. Encontramos esta informação no manual do disco rígido, e em geral, impressa na sua carcaça externa. O número de cabeças, cilindros e setores usados no CMOS Setup são lógicos, e não físicos. Em outras palavras, esses três parâmetros não representam a realidade física do interior do disco, e sim, valores correspondentes, sugeridos pelo fabricante. 23-20 WPcom Lzone LBA Mode IDE Block Mode IDE 32 bit Transfer IDE PIO Mode IDE DMA Mode Hardware Total Cilindro de pré-compensação. Indica o número do clilindro a partir do qual é ativada a précompensação de gravação. Este parâmetro não é mais usado nos discos rígidos modernos. Se o CMOS Setup possuir um item para a programação deste parâmetro, use o valor 65.535. Indica o número do cilindro usado como zona de estacionamento das cabeças. Assim como o WPcom, este parâmetro também é obsoleto. Para manter compatibilidade com os discos rígidos antigos, os fabricantes recomendam que este parâmetro, caso exista no Setup, seja programado com um valor igual ao número de cilindros. Por exemplo, se um disco possuir 1024 cilindros, programe tanto o Cyln como o LZone com o valor 1024. Habilite este parâmetro (Logical block addressing), a menos que você esteja instalando um disco rígido muito antigo, com menos de 504 MB. Habilite este parâmetro para que as transferências sejam feitas em blocos de múltiplos setores. As interfaces IDE modernas são capazes de realizar operações de E/S (entrada e saída de dados) em 16 ou 32 bits. Apesar dos discos IDE transferirem apenas 16 bits de cada vez, a operação da interface em 32 bits traz uma sensível melhora na taxa de transferência. É aconselhável manter este recurso sempre habilitado. Este item serve para regular a velocidade de transferência de dados entre o disco rígido e sua interface, quando não são feitas transferências por DMA. Os modos disponíveis são 0, 1, 2, 3 e 4. O PIO Mode 4 é o que apresenta melhores resultados, com uma taxa de 16,6 MB/s. Deve ser o modo escolhido, em todos os discos e drives de CD-ROM IDE modernos. Em modelos ainda mais novos, que suportam o funcionamento em modo DMA, este terá prioriadade sobre os modos PIO. Discos rígidos modernos devem usar obrigatoriamente o modo Ultra DMA. As transferências de dados do disco rígido podem ser feitas por dois processos: PIO ou DMA. Modelos produzidos até aproximadamente 1997 suportam apenas modos PIO, e os mais recentes suportam DMA (ATA-33, ATA-66 e ATA-100). Deixe o modo DMA ativado no caso de dispositivos IDE modernos (fabricados a partir de 1998). Todos esses parâmetros podem ser preenchidos manualmente pelo usuário, ou então detectados automaticamente, através de um comando apropriado. A maioria dos Setups possui este comando para detecção automática. Da mesma forma, existem alguns Setups que possuem detecção automática apenas para Cyln, Head, Sect e LBA, ficando os outros parâmetros desativados. Caso seja desejado, o usuário poderá habilitá-los manualmente. Existem Setups em que todos esses parâmetros estão juntos em um mesmo comando, normalmente no Standard CMOS Setup, ficando todos os outros comandos espalhados no Advanced CMOS Setup e no Advanced Chipset Setup. O CMOS Setup diz respeito apenas aos discos IDE, e não a discos SCSI. Quando um PC tem um ou mais discos rígidos SCSI, o seu controle é feito pelo BIOS da placa controladora SCSI, e não pelo BIOS da placa de CPU. Quando um PC tem apenas discos SCSI, usamos no CMOS Setup a opção “Not Installed” para os discos rígidos. Não quer dizer que o PC não tem discos rígidos, quer dizer apenas que os discos não são IDE e não são controlados pelas interfaces IDE da placa de CPU. Partição e formatação lógica Para instalar um disco rígido é preciso primeiro configurar os seus jumpers. A seguir deve ser conectado na interface através do cabo flat apropriado, e Capítulo 23 – Discos 23-21 ligado na fonte de alimentação. Usamos a seguir o CMOS Setup e programamos os parâmetros que definem a sua geometria e capacidade: número de cilindros, número de cabeças e número de setores (no caso de discos IDE). Feito isto usamos o programa FDISK para fazer a partição, e o programa FORMAT para fazer a formatação lógica. Podemos entretanto optar por dividir o disco rígido em múltiplos drives lógicos. Na seção seguinte veremos como fazê-lo. Vários drives lógicos O programa FDISK pode ser usado para dividir um disco rígido (drive físico) em dois ou mais drives lógicos. Em certas situações, esta divisão pode ser interessante. Por exemplo, podemos usar o drive lógico C para armazenar programas, e o drive lógico D para armazenar dados. Isto facilita bastante as operações de backup, pois teremos que fazê-lo apenas no drive D. Alguns usuários gostam de armazenar no drive C, os programas de trabalho, e no drive D, jogos e outras amenidades. Existem casos de PCs que são usados por duas pessoas. Poderia ser dividido, por exemplo, em C para programas, D para os dados do primeiro usuário, e E para os dados do segundo usuário. Vamos ver agora como dividir um disco rígido de 16 GB em três drives lógicos: C: 8 GB D: 6 GB E: 2 GB (valores aproximados) O método apresentado pode ser usado para criar quantos drives lógicos você desejar (respeitando o limite de letras do alfabeto). Como fica muito difícil gerenciar um número grande de drives, não é conveniente exagerar neste recurso (o que foi mesmo que gravei no meu drive T: ?). Esta divisão é feita através do FDISK, mas só pode ser feita enquanto o disco rígido ainda não possui dados armazenados, pois sempre que alteramos o seu particionamento, os dados são perdidos. Para fazer esta divisão, temos que executar os seguintes comandos com o FDISK: a) Criar uma partição primária com 8 GB, que será o drive C. b) Criar uma partição estendida ocupando todo o restante do disco rígido. c) Criar o drive lógico D, com 6 GB dentro da partição estendida. d) Criar o drive lógico E, com 2 GB, dentro da partição estendida. e) Tornar ATIVA a partição primária, como veremos adiante. 23-22 Hardware Total OBS.: Para que seja possível criar essas partições, é necessário que não tenha sido criada nenhuma outra partição. Se já existirem partições podemos fazê-lo, mas para isto será preciso deletar as partições já existentes, através do comando 3 do FDISK (Deletar partição). Isto fará com que todos os dados armazenados no drive lógico correspondente sejam perdidos. Figura 23.13 Tela principal do FDISK. Ao executarmos o FDISK e chegarmos à sua tela principal (figura 13), escolhemos a opção 1, para criar uma partição. Será então apresentada a tela da figura 14, na qual escolhemos a opção 1, para criar a partição primária. Figura 23.14 Para criar a partição primária. Quando for apresentada a tela da figura 15, ao invés de respondermos S, devemos responder N, ou seja, não desejamos usar o disco inteiro como uma partição única. Capítulo 23 – Discos 23-23 Figura 23.15 Dizendo NÃO à partição única. Finalmente será apresentada a tela da figura 16, na qual é informada a capacidade máxima do disco, e devemos preencher quantos megabytes queremos usar para a partição primária. Figura 23.16 O FDISK pergunta qual será o tamanho da partição primária. Observe que é sugerido o tamanho máximo do disco rígido, que no nosso exemplo é de 16.442 MB. Devemos digitar neste campo, o tamanho que desejamos usar. Observe a figura 17, onde escolhemos o tamanho de 8000 MB. Figura 23.17 Criando uma partição primária com 8000 MB. 23-24 Hardware Total Uma vez escolhido o tamanho da partição primária, o FDISK apresenta uma tela de informações como a mostrada na figura 18. Devemos teclar ESC para continuar, voltando ao menu principal. Figura 23.18 A partição primária foi criada. Voltando à tela principal do FDISK (figura 19), observamos que é informado o seguinte: AVISO! Nenhuma partição está ativada, o disco 1 não será inicializável a não ser que uma partição seja definida como ativa Mais adiante veremos como definir a partição ativa. Figura 23.19 Na tela principal do FDISK, é informado que precisamos definir uma partição ativa. Chegou a hora de criar uma segunda partição, chamada de partição estendida, que deverá ocupar todo o espaço restante no disco rígido. Quando dividimos um disco rígido em apenas C e D, o drive C será a partição primária, e o drive D será a partição estendida. Quando dividimos um disco rígido em mais de um drive lógico, o drive C será a partição primária, e todos os demais drives estarão na partição estendida. Para criar uma partição estendida, escolhemos a opção 1 (criar partição) no menu principal do FDISK. A seguir é apresentado um outro menu, no qual devemos escolher a opção 2 (criar partição estendida). Capítulo 23 – Discos 23-25 Figura 23.20 O FDISK pergunta o tamanho da partição estendida. Será mostrada a tela da figura 20, na qual temos que indicar o tamanho da partição estendida. O FDISK sugere usar todo o espaço restante no disco, que no nosso exemplo é de 8440 MB. Basta responder com ENTER. Observe que não importa se a partição estendida será toda usada como um drive D, ou se será dividida em vários drives lógicos, nesta etapa sempre especificamos todo o espaço restante no disco para ser usado como partição estendida. Será apresentada a tela da figura 21, na qual o FDISK confirma a criação da partição estendida. Devemos teclar ESC para continuar. Figura 23.21 Criada a partição estendida. O próximo passo é definir os drives lógicos da partição estendida. Isto não dá nenhum trabalho, pois o próprio FDISK apresenta neste momento a tela da figura 22. Se quiséssemos criar apenas um drive D, bastará indicar o tamanho máximo sugerido, teclando ENTER. No nosso caso, queremos criar um drive D com 6000 MB e um drive E com o espaço restante, pouco mais de 2000 MB. 23-26 Hardware Total Figura 23.22 O FDISK pergunta o tamanho do drive lógico D. Ao invés de teclar ENTER na tela da figura 22, vamos digitar o valor 6000, para que seja criado o drive D com 6000 MB. Depois disso será mostrada uma tela idêntica à da figura 22, mas desta vez mostrando o espaço restante, uma vez que já foram abatidos 6000 MB. Ao teclar ENTER, usamos este espaço restante para o drive E. Figura 23.23 Todo o espaço disponível na partição estendida foi destinado aos drives lógicos D e E. Será mostrado um relatório como vemos na figura 23. Devemos teclar ESC para voltar ao menu principal do FDISK. Não é necessário, mas se quisermos podemos usar a opção 4 do menu principal do FDISK. Assim poderemos ver um relatório no qual são mostradas as partições nas quais o disco rígido foi dividido. Por último, temos que marcar a partição primária como sendo ATIVA. Partição ativa é aquela pela qual será realizado o boot. Somente a partição primária pode ser definida como ativa, mas esta definição não é automática. Temos que definir a partição ativa usando o comando 2 do menu principal do FDISK. Ao usarmos este comando, será apresentada a tela mostrada na figura 24. Devemos digitar “1”, para que a partição primária passe a ser ativa. Capítulo 23 – Discos 23-27 Figura 23.24 Definindo a partição 1 como ativa. Voltando à tela principal do FDISK, teclamos ESC para finalizar a sua operação. É apresentada a tela da figura 105. Devemos agora teclar ESC. Voltaremos ao Prompt do MS-DOS, mas as informações definidas pelo FDISK só estarão efetivadas a partir do próximo boot. Devemos então executar um boot para dar prosseguimento ao processo de instalação. Figura 23.25 Término da operação do FDISK. Assim como ocorre no caso da partição única, quando dividimos um disco rígido em vários drives lógicos, é preciso fazer a formatação lógica de cada um deles. Um drive lógico que ainda não foi formatado não pode ser usado para armazenar dados. Se tentarmos, neste momento, acessar o drive C (por exemplo, pelo comando “DIR C:”), veremos a seguinte mensagem de erro: Tipo de mídia inválido lendo unidade C Anular, Repetir, Desistir? Observe que o sistema operacional já reconhece a existência do drive C, mas ainda não pode usá-lo. Seu uso só será permitido depois que for realizada a formatação lógica. Para tal, usamos o programa FORMAT.COM, da seguinte forma: FORMAT C: 23-28 Hardware Total No nosso exemplo, criamos os drives lógicos D e E, e portanto, temos que formatá-los também. Usamos então os comandos: FORMAT D: FORMAT E: A figura 26 apresenta tudo o que aparece na tela durante a formatação do drive C. Observe que nesta figura, estamos considerando que o nosso disco rígido foi dividido em três drives lógicos, sendo que nosso drive C possui cerca de 8000 MB. Figura 23.26 Término da formatação do drive C. Ao término da formatação lógica, o drive C estará liberado para uso normal. A figura 27 mostra o seu conteúdo logo após a formatação. Para listar este conteúdo, usamos o comando: DIR C: /A OBS: No Windows 98SE e anteriores, podíamos usar o comando FORMAT C: /S, que fazia a gravação do boot em modo MS-DOS no disco rígido. No Windows ME e no XP isto não pode ser feito, ou seja, o boot só é feito no próprio ambiente Windows. Comandos como FORMAT C: /S e SYS C: não funcionam no Windows ME / XP. Figura 23.27 Conteúdo do drive C, recém formatado. Capítulo 23 – Discos 23-29 Drives de disquete Informalmente, a palavra drive tem sido usada para designar os drives de disquetes (Floppy Disk Drive), mas deve-se ter em mente que seu significado é bem mais abrangente. Neste livro, quando usarmos isoladamente o termo drive, estamos nos referindo aos drives de disquete. Note que também existem outros tipos de drives, como o de CD-ROM, o ZIP Drive, e o HDD (Hard Disk Drive, um outro nome para disco rígido). Figura 23.28 Drive de 1.44 MB, 3½”. A figura 28 mostra o tipo mais comum de drive de disquetes, ainda usado em praticamente todos os PCs, apesar de ser totalmente obsoleto. É o drive de 3½” de alta densidade (HD, ou High Density), com capacidade de 1.44 MB. Observe nas suas partes laterais, os furos onde são instalados os parafusos que o fixam ao gabinete. Figura 23.29 Conectores na parte traseira do drive de disquetes. 23-30 Hardware Total A figura 29 mostra as conexões existentes na parte traseira de um drive de disquetes de 3½”. São ao todo duas, sendo que uma delas serve para conectar o drive na fonte de alimentação, e outra serve para a conexão com a interface de drives (lembre que esta interface fica localizada na placa de CPU). Para permitir a conexão dos drives na sua interface, é usado um cabo apropriado, conhecido como cabo flat para drives. Este cabo sempre é fornecido juntamente com as placas de CPU. Figura 23.30 Cabo flat para drives O cabo flat para drives é mostrado na figura 30. Em geral possui três conectores (alguns cabos flat antigos possuíam até 5 conectores, para permitir a conexão de drives de disquetes de 5 1/4”, que usavam conectores diferentes). Um desses conectores deve ser ligado na placa de CPU (onde fica a interface para drives de disquete). Os outros dois conectores permitem a ligação de um ou dois drives de disquete. O drive ligado no conector da extremidade do cabo será automaticamente selecionado como A. Caso seja desejado (normalmente ninguém faz isso) instalar um segundo drive de disquetes, podemos ligá-lo no conector do meio do cabo. Este será automaticamente selecionado como B. Entre os diversos conectores que partem da fonte de alimentação, existem aqueles que são próprios para a conexão ao drive de 3½”. Na figura 31 vemos dois tipos de conectores para drives existentes na fonte de alimentação. O maior deles é próprio para a conexão em discos rígidos, drives de CD-ROM e drives de disquetes de 5 1/4” (que não são mais usados). O menor deles é próprio para a conexão em drives de 3½”. Capítulo 23 – Discos 23-31 Figura 23.31 Conectores da fonte de alimentação. A maioria das interfaces para drives de disquetes são capazes de controlar dois drives. Podemos entretanto encontrar algumas interfaces que controlam um único drive, o que não é problema algum, já que é raríssimo alguém usar dois drives. A instalação e configuração de drives de disquete é bastante simples. Eles são controlados pelo BIOS, e funcionam perfeitamente no modo MS-DOS. O Windows também o controla automaticamente, bem como os demais sistemas operacionais, mas para isto é necessário que estejam declarados no Standard CMOS Setup. Os setores dos disquetes armazenam 512 bytes. O disquete possui duas faces, cada uma com 80 trilhas, e cada trilha com 18 setores. A capacidade total é portanto: 2 x 80 x 18 x 512 = 1440 kB Note que é uma grande imprecisão dizer “1.44 MB”. A capacidade correta é 1440 kB, que não é exatamente igual a 1.44 MB. São ao todo 1.474.560 bytes. Na prática a capacidade é um pouco menor, pois os setores iniciais do disco não são usados para armazenar dados do usuário. Armazenam o setor de boot, a tabela de alocação de arquivos (FAT) e o diretório raiz. Organização de um disquete Número de faces Número de trilhas Número de setores por trilha Capacidade total: Taxa de transferência Velocidade de rotação 2 80 18 1.474.560 bytes 45 kB/s 300 RPM 23-32 Hardware Total Drives de CD-ROM Todos os PCs modernos devem ser equipados com drives de CD-ROM. Há alguns anos atrás, o drive de CD-ROM era um dispositivo supérfluo, só era necessário em PCs que seriam usados para jogos, para programas de multimídia e para ouvir música. Um fator entretanto fez esses dispositivos se tornarem obrigatórios: programas passaram a ser distribuídos, não mais em disquetes, mas em CDs. Isto foi necessário, já que os disquetes têm uma capacidade limitadíssima para os padrões atuais. Na época em que os drives de CD-ROM não eram obrigatórios em um PC, alguns softwares chegavam a ocupar dúzias de disquetes. Os disquetes tinham várias desvantagens, como menor vida útil e complexidade de instalação (... coloque o disquete número 27 no drive A e tecle ENTER..). Os CD-ROMs têm grandes vantagens como mídia para distribuição de programas: Instalação rápida – A taxa de transferência de um drive de CD-ROM moderno é superior a 5 MB/s, enquanto a dos disquetes é de apenas 45 kB/s. Além disso não é preciso perder tempo colocando e retirando disquetes no drive, basta colocar o CD no drive, e pronto. Maior durabilidade – Disquetes são muito sensíveis à poeira, calor e umidade. Em boas condições, duram no máximo 5 anos. Já os CDs têm durabilidade de no mínimo 10 anos, e são mais resistentes à poeira (desde que sejam limpos), calor e umidade. Menor custo – Em grandes quantidades, o custo de produção de um CD é de apenas 1 dólar. Meia dúzia de disquetes custam mais que isso. Capacidade equivalente à de mais de 400 disquetes – Gravar grandes quantidades de disquetes em escala industrial é um processo bastante demorado, mesmo usando máquinas automáticas. A simples gravação de 5 disquetes dura cerca de 10 minutos, enquanto o CD-ROM, produzido em grandes quantidades, é prensado em poucos segundos, já com seus 650 MB armazenados. Capítulo 23 – Discos 23-33 Figura 23.32 Drive de CD-ROM. A figura 32 mostra um típico drive de CD-ROM. Na parte frontal existe uma porta que dá acesso à bandeja, na qual é colocado o CD. Existe um botão para abrir e fechar a bandeja, um plugue P2 para conectar um fone (podemos assim ouvir CDs de áudio, tocados diretamente do drive, mesmo que o computador não tenha uma placa de som. Existe ainda um botão para regular o volume desta saída para fones. Alguns drives possuem botões para controlar CDs de áudio, como Play, Stop, Pause, Next Track. Um drive de CD-ROM não precisa necessariamente ter todos esses botões, já que esses comandos podem ser feitos a partir do Windows. O único botão que é realmente necessário é o usado para abrir e fechar a bandeja (Eject/Load). Figura 23.33 Parte traseira de um drive de CD-ROM. Conectores A figura 33 mostra a parte traseira de um drive de CD-ROM. Nela encontramos os seguintes conectores: Conector IDE – Neste conector ligamos o cabo flat IDE, que tem sua outra extremidade ligada em uma interface IDE da placa de CPU. 23-34 Hardware Total Alimentação – Este conector de alimentação é idêntico ao do disco rígido. Ligamos em um dos conectores disponíveis na fonte de alimentação. Áudio analógico – Quando o drive está reproduzindo um CD de áudio, o som é transferido para a placa de som através deste conector. Os drives de CD-ROM são fornecidos juntamente com cabos de áudio apropriados, para ligar esta saída na entrada CD-IN da placa de som. Áudio digital – Praticamente todos os drives de CD-ROM modernos possuem uma saída de áudio digital. Fornece o mesmo som encontrado na saída de áudio analógico, exceto que em formato digital. Lembre-se que o som está representado nos CDs de áudio em formato digital. Dentro do drive este som é convertido para o formato analógico para ser enviado à placa de som no formato analógico. Entretanto o mesmo som é apresentado na saída digital, que por sua vez pode ser ligada em entradas CD-IN digital, caso a placa de som possua este tipo de entrada. O som digital tem qualidade sensivelmente melhor que a do analógico, e esta conexão deve ser preferencialmente utilizada, caso a placa de som possua uma entrada para CD digital. Os drives de CD-ROM possuem também na sua parte traseira, três pares de pinos metálicos para selecionamento Master/Slave. Esta configuração deve ser feita de acordo com a ocupação do drive na interface. Um drive sozinho deve ser configurado como Master. Um segundo drive ou outro dispositivo IDE deve ser configurado como Slave. Velocidade Desde a sua popularização, por volta de 1993, os drives de CD-ROM têm evoluído em velocidade e em funcionalidade, mas não em capacidade: continuam com os mesmos 650 MB. Os melhoramentos em velocidade foram entretanto bastante significativos. Os primeiros drives de CD-ROM operavam com a taxa de transferência de 150 kB/s, a mesma utilizada pelos CD Players para áudio. Esta taxa de transferência tem sido utilizada como referência para os drives de CD-ROM modernos. Surgiram os drives de velocidade dupla (2x), com taxa de 300 kB/s. Os drives mais antigos passaram a ser chamados de drives de velocidade simples, ou 1x. Seguiramse os drives de velocidade tripla (3x), quádrupla (4x), e assim por diante. A tabela que se segue mostra as principais velocidades lançadas nos últimos anos. Tipo Taxa de transferência Tipo Taxa de transferência Capítulo 23 – Discos 1x 2x 3x 4x 6x 8x 10x 12x 16x 20x 150 kB/s 300 kB/s 450 kB/s 600 kB/s 900 kB/s 1,2 MB/s 1,5 MB/s 1,8 MB/s 2,4 MB/s 3,0 MB/s 23-35 24x 32x 36x 40x 44x 48x 52x 56x 60x 64x 3,6 MB/s 4,8 MB/s 5,4 MB/s 6,0 MB/s 6,6 MB/s 7,2 MB/s 7,8 MB/s 8,4 MB/s 9,0 MB/s 9,6 MB/s Para que os drives de CD-ROM atingissem taxas de transferência tão elevadas, foi necessário aumentar a sua velocidade de rotação. Este problema não ocorre nos discos rígidos. O aumento da taxa de transferência interna de qualquer disco é obtido fazendo com que mais bytes passem pela cabeça de leitura a cada segundo. Nos discos rígidos, para que a velocidade de rotação não fique excessivamente elevada, este aumento é conseguido com o armazenamento de um maior número de bytes em cada trilha. Desta forma, mais bytes passam pela cabeça de leitura a cada rotação do disco. Já os CD-ROMs não podem ter alteradas suas características físicas. O número de bytes em cada trilha não muda, por isso para obter maiores taxas de transferência, é preciso aumentar cada vez mais a velocidade de rotação. CLV e CAV Os primeiros drives de CD-ROM operavam com velocidade linear constante, é o que chamamos CLV (constant linear velocity). Os modelos atuais operam no modo CAV (constant angular velocity). Cada modo tem suas próprias características, e o modo CAV têm vantagens que o fizeram tomar o lugar do CLV. Todos os tipos de CDs armazenam mais dados nas trilhas externas, e menos dados nas trilhas internas. Se para ler todas as trilhas o disco girasse na mesma velocidade, os dados das trilhas externas seriam lidos com maior taxa de transferência, já que no tempo padrão de uma rotação seriam lidos mais dados. Isso era ruim nos CDs de áudio, que precisavam manter uma taxa de transferência constante, sincronizada com o áudio. Para manter uma taxa de transferência constante, os CDs de áudio, assim como os drives de CD-ROM antigos, alteravam a velocidade de rotação de acordo com a trilha a ser lida. Giravam mais lentamente para ler as trilhas externas e mais rapidamente para ler as trilhas internas. Portanto a velocidade angular variava, mas a velocidade linear (velocidade relativa da trilha em relação à cabeça de leitura) era mantida constante. Uma desvantagem deste método é que o disco precisava ser acelerado e desacelerado conforme fossem lidas trilhas em partes diferentes do disco. 23-36 Hardware Total Não existe necessidade em manter uma taxa de transferência constante em CD-ROMs. Até nos CDs de áudio, é possível sincronizar o som mesmo com taxa de tranferência variável. Basta transferir para uma área de memória (buffer ou cache) no interior do drive, os dados lidos, e transferir esses dados na velocidade fixa característica dos CDs de áudio. Os dados são lidos do disco com velocidade variável, mas “tocados” com velocidade constante. Portanto é possível utilizar nos drives de CD-ROM, uma velocidade de rotação constante (CAV). Desta forma não é mais preciso perder tempo acelerando e desacelerando a rotação do disco à medida em que são lidas trilhas externas e internas. O resultado desta alteração foi a redução do tempo de acesso, além da simplificação do mecanismo de controle de velocidade do disco. O outro resultado obtido foi a variação da taxa de transferência. Discos CLV apresentavam taxa de transferência constante, enquanto discos CAV apresentam taxa variável. A taxa nas trilhas externas é quase o dobro da verificada nas trilhas internas. Drives de CD-ROM até 12x usavam o método CLV. Para 16x, encontrávamos modelos CLV e CAV. A partir de 20x, todos operavam no modo CAV. Um drive 20x CAV tem taxa de transferência 20x nas trilhas externas, e em torno de 12x nas trilhas internas. Durante algum tempo os fabricantes classificavam seus drives pela velocidade média. Por exemplo, um que lesse em 28x nas trilhas externas e 17x nas internas, era indicado como 24x. Atualmente os fabricantes preferem indicar apenas a velocidade máxima, ou seja, a taxa de leitura nas trilhas externas. Normalmente usam indicações como MAX ou MX. Por exemplo, 52x Max, significa que lê no máximo, nas trilhas externas, em 52x. Tem até aquela brincadeira, do usuário principiante que perguntou se “este tal de drive MAX é bom?”. CD-ROM em Ultra DMA Assim como ocorre com os discos rígidos, os drives de CD-ROM têm duas taxas de transferência: interna e externa. Quando nos referimos a velocidades como 40x, 48x, 60x, estamos falando da taxa de transferência externa. É a velocidade na qual os dados são lidos da mídia e transferidos para a memória interna do drive. Uma vez lidos para esta memória, precisam ser transferidos através da interface IDE. Entra em jogo então a taxa de transferência externa. Drives de CD-ROM muito antigos operavam em PIO Mode 0. Modelos mais novos (1995-1997) chegavam ao PIO Mode 4, e os ainda mais novos são capazes de operar nos modos Ultra DMA. Em 1998 os modelos ATA-33 tornaram-se comuns. Em 1999 os modelos ATA-66 já eram maioria, e em 2001 tornaram-se comuns os modelos ATA-100. Capítulo 23 – Discos 23-37 Gravadores e DVDs Ao invés de instalar um drive de CD-ROM, você pode instalar um gravador de CDs. Gravadores modernos são capazes de ler todos os tipos de CDs que normalmente são lidos por um drive de CD-ROM, além de gravar discos CD-R e CD-RW. Isto é muito importante para quem precisa fazer muitos backups. Os discos CD-RW são bastante adequados para esta aplicação. Nada impede entretanto que um computador tenha dois drives, um de CDROM e um gravador. Figura 23.34 Gravador de CDs. Outro drive que está se tornando bastante popular é o drive de DVD. Este drive é capaz de ler todos os tipos de CDs que podem ser lidos por um drive de CD-ROM, e ainda lê DVD-ROMs e reproduz filmes em DVD. Os programas armazenados em DVD-ROMs ainda são raros, mas os filmes em DVD são bastante comuns. Para quem gosta de ver filmes, esta é uma boa aplicação para o computador. Melhor ainda é quando usamos uma placa de vídeo com saída para TV, assim não ficamos limitados a ver os filmes apenas na tela do monitor. Note que o drive de DVD-ROM substitui um drive de CD-ROM, pois executa todas as suas funções. O mesmo podemos dizer sobre os gravadores de CDs. Para quem deseja acessar DVDs e gravar CDs, além de ler outros tipos de CDs, existem duas opções. A mais fácil é instalar dois drives, sendo um leitor de DVD e outro, um gravador de CDs. A outra opção é utilizar os drives combinados (“tudo em 1”), já existentes no mercado. Fisicamente eles são parecidos com os drives de CD-ROM. Esses drives podem fazer tudo o que faz um drive de CD-ROM, um drive de DVD-ROM e um gravador de CDs. 23-38 Hardware Total Figura 23.35 Drive de DVD-ROM. Super Disquetes Atualmente é inviável utilizar disquetes de 1.44 MB para transporte de grandes quantidades de dados. Uma solução para o problema é utilizar os disquetes de alta capacidade. Os drives de alta capacidade mais comuns são o ZIP Drive e o LS-120. Seus disquetes são discos removíveis, de alta capacidade e baixo custo. Sem dúvida o mais popular desses meios de armazenamento é o ZIP Drive, desenvolvido pela Iomega. Seus discos (ZIP Disks) são oferecidos em dois modelos, de 100 e 250 MB, e são parecidos com disquetes de 3½”. Milhões de PCs em todo o mundo utilizam ZIP Drives. Os primeiros modelos de ZIP Drive eram conectados ao PC através de uma interface SCSI (ZIP Drive SCSI) ou de uma interface paralela (ZIP Drive paralelo), na mesma porta onde é ligada a impressora. Atualmente são comercializados modelos de ZIP Drive que são conectados em uma interface IDE (ZIP Drive IDE), como o mostrado na figura 36. Apesar disso, os modelos paralelo e SCSI ainda são muito vendidos. Capítulo 23 – Discos 23-39 Figura 23.36 ZIP Drive IDE. Todos os fabricantes de discos removíveis, como é o caso do ZIP Drive, estão também lançando modelos USB. A interface USB tem muitas vantagens sobre os outros tipos de interface, como maior facilidade de instalação (instalar um ZIP IDE ou SCSI não é tarefa ao alcance da maioria dos usuários) e menor probabilidade de conflitos (a interface paralela é muito sujeita a este tipo de problema). ZIP 250 ATAPI Tempo de acesso entre trilhas Tempo de acesso – full stroke Tempo médio de acesso Taxa de transferência 4 ms 55 ms 29 ms 2,4 MB/s ZIP 100 ATAPI Tempo de acesso entre trilhas Tempo de acesso – full stroke Tempo médio de acesso Taxa de transferência 4 ms 55 ms 29 ms 1,4 MB/s Para aqueles que possuem conhecimentos de hardware, a instalação de um ZIP Drive IDE é uma tarefa simples. Tanto as conexões como o método de instalação deste dispositivo são similares aos de um disco rígido. Na figura 37 vemos os conectores existentes na parte traseira de um ZIP Drive IDE. Existe um conector de 40 vias, no qual é ligado o cabo flat IDE, e um conector para ligar na fonte de alimentação. Um bloco de jumpers é usado para indicar o funcionamento do drive como Master ou Slave. 23-40 Hardware Total Figura 23.37 Conectores na parte traseira de um ZIP Drive IDE. Outro disco de alta capacidade, porém bem menos popular que o ZIP Drive é o LS-120. Também chamado de a:drive, o LS-120 tem o aspecto idêntico ao de um drive de disquetes de 3½”. Seus discos também são quase iguais a disquetes comuns, mas armazenam 120 MB. O mais interessante é que esses drives também permitem usar disquetes de 3½” comuns. Neste caso a capacidade continua sendo de 1.44 MB. Como o LS-120 aceita ambos os tipos de disquetes, dispensa a instalação de um drive de disquetes. Figura 23.38 Drive LS-120 e seu disquete. A figura 38 mostra um drive LS-120 e seu disquete. Este drive é conectado em uma interface IDE, como se fosse um disco rígido ou um drive de CDROM. Existe ainda a versão USB. Nos PCs mais modernos, é até mesmo permitido executar um boot através do LS-120, seja usando um disquete comum, seja usando o seu disco de 120 MB. Na figura 39 vemos as conexões existentes na parte traseira de um LS-120. Temos um conector de 40 vias, no qual ligamos um cabo flat IDE, e um conector para ligar na fonte de alimentação. Capítulo 23 – Discos 23-41 Figura 23.39 Conectores na parte traseira de um drive LS-120. Tanto o ZIP Drive IDE como o LS-120 (assim como também ocorre com discos rígidos e drives de CD-ROM) possuem jumpers para selecionamento de endereço (Master/Slave). Este grupo de jumpers define a letra com a qual o drive será reconhecido pelo BIOS e pelo sistema operacional. Por exemplo, se em uma interface IDE existirem conectados um disco rígido configurado como Master, e um LS-120 configurado como Slave, o disco rígido será “C”, e o LS-120 será “D”. LS-120 IDE Tempo médio de acesso Taxa de transferência Velocidade de rotação 60 ms 1,1 MB/s 1440 RPM Discos rígidos SCSI A maioria das informações apresentadas até agora neste capítulo a respeito de discos rígidos, valem para modelos IDE e SCSI, exceto aquelas em que fizemos referências específicas ao padrão IDE. Faremos agora uma complementação com informações específicas sobre os discos SCSI. Os discos SCSI são usados em escala muito menor que os discos IDE. Apenas computadores de altíssimo desempenho, como servidores e estações de trabalho, utilizam discos SCSI. Este tipo de disco opera de forma mais eficiente quando são feitos acessos de um elevado número de programas, como ocorre nos servidores. Nos computadores para uso pessoal, o perfil é bastante diferente. O número de programas em execução simultânea tende a ser menor, e portanto a eficiência de um disco SCSI é menos aproveitada. Discos IDE são menos eficientes que os SCSI, em compensação são mais baratos, pelo fato de utilizarem interfaces e placas de circuito mais simples. Esta pequena redução de custo acaba se tornando maior, devido ao maior volume de produção. 23-42 Hardware Total Do ponto de vista mecânico, discos IDE e SCSI são semelhantes. A diferença está na placa lógica existente no disco, bem como na interface conectada na placa de CPU. Os fabricantes em geral produzem, utilizando a mesma mecânica (discos, braço, motores, etc.), modelos IDE e SCSI de mesma capacidade. Discos IDE e SCSI que utilizam a mesma mecânica tendem a apresentar desempenhos iguais quando utilizados em sistemas monousuário. O modelo SCSI terá desempenho sensivelmente maior em sistemas onde são feitos mais acessos a disco. Por outro lado, os fabricantes sempre oferecem modelos de elevada taxa de transferência, altíssima capacidade e baixo tempo de acesso, com todas as condições para apresentar desempenho bem acima da média. Sendo mais avançados, esses discos tendem a ser muito caros, por isso não são oferecidos ao mercado na versão IDE, apenas na versão SCSI. De um modo geral, os modelos mais caros, de maior capacidade e de maior desempenho são oferecidos inicialmente apenas na versão SCSI. Conectores de um disco SCSI A figura 40 mostra um disco rígido SCSI. Alguns modelos de alta capacidade podem ter dupla altura, devido ao grande número de pratos. A princípio são bem parecidos com os modelos IDE. Figura 23.40 Disco rígido SCSI. A diferença física entre um HD SCSI e um IDE fica por conta dos conectores existentes na sua parte traseira. O conector de alimentação é idêntico, mas o conector de dados, para ligação no cabo flat, é completamente diferente. Capítulo 23 – Discos 23-43 Figura 23.41 Parte traseira de um disco SCSI. Existem ainda jumpers para configurar o endereço do disco. Enquanto discos IDE podem ter dois endereços diferentes (Master e Slave), um disco SCSI pode ter 16 endereços diferentes. Este endereço é o que chamamos de SCSI ID, que pode receber valores de 0 a 15. Em geral os discos SCSI possuem um grupo de quatro jumpers, através dos quais são formadas as combinações de 0 a 15. A figura 42 mostra um cabo flat SCSI. Este tipo de cabo pode ter 50, 68 ou 80 vias, dependendo do modo SCSI utilizado. O cabo de 50 vias é parecido com o cabo flat IDE, e era usado nos discos SCSI antigos, com taxas de 5 MB/s e 10 MB/s (SCSI-1). Os cabos de 68 vias são usados nos padrões mais velozes, com taxas a partir de 20 MB/s. Alguns discos especiais utilizam cabos de 80 vias. Figura 23.42 Cabo flat SCSI. Interfaces SCSI A figura 43 mostra uma placa de interface SCSI. Ao contrário do que ocorre com os padrões ATA, que mantém compatibilidade com as versões antigas, 23-44 Hardware Total as várias modalidades de SCSI utilizam cabos, conectores e níveis de voltagem diferentes. Figura 23.43 Placa de interface SCSI. Para não entrar em uma longa discussão sobre as diversas modalidades de SCSI, podemos seguir uma regra bastante simples: 1) Primeiro encontramos o disco SCSI a ser utilizado. Checamos qual é o modo SCSI utilizado por este disco. 2) Encontramos uma interface SCSI própria para o modo a ser utilizado pelo disco rígido. Se o custo permitir, podemos comprar uma placa compatível com o disco utilizado, mas capaz de operar também com modos de transferência mais rápidos, o que permitirá o seu aproveitamento futuro com discos SCSI mais avançados. BIOS SCSI Normalmente o Setup do BIOS SCSI é ativado quando pressionamos uma tecla especial durante o boot. Através dele podemos definir várias opções de funcionamento para cada um dos 15 possíveis dispositivos SCSI conectados na interface (são 15 dispositivos, 16 contando com a interface). Existem diferenças entre os vários programas de configuração, existentes nos BIOS de interfaces de fabricantes diferentes. De um modo geral, as opções automáticas permitem um perfeito funcionamento, apesar de não oferecerem o desempenho máximo. Este é obtido quando programamos individualmente cada dispositivo para a sua taxa máxima permitida. Alguns dispositivos irão operar no máximo com 5 MB/s, outros com 10 MB/s, outros com 20 MB/s, e assim por diante. Capítulo 23 – Discos 23-45 Figura 23.44 Tela de configuração de um BIOS SCSI. Detalhes sobre LBA A implementação da função LBA (Logical Block Addressing) nos BIOS dos PCs atuais está relacionada com a capacidade de reconhecer ou não a plena capacidade do disco rígido. Você poderá encontrar com facilidade alguns PCs que não reconhecem discos com mais de 8 GB, portanto é preciso conhecer o problema para chegar à solução. O problema surgiu pela primeira vez em meados dos anos 90, e era chamado “barreira dos 504 MB”. A barreira dos 504 MB, é chamada por muitos de “barreira dos 528 MB”. Esta diferença ocorre porque muitos consideram erradamente que 1 MB é o mesmo que 1.000.000 bytes. Na verdade, 1 MB é igual a 1024x1024 bytes, ou seja, 1.048.576 bytes. Portanto, 504 MB equivale a 504x1.048.576, o que resulta em 528.482.304 bytes. Neste texto, consideramos que 1 MB é igual a 1.048.576 bytes, como sempre foi. A barreira dos 504 MB surgiu devido ao modo como foram criadas, no início dos anos 80, as rotinas do BIOS responsáveis pelo acesso a disco (chamadas de INT 13h), e pela forma como foi padronizada a transmissão de parâ-metros para o disco IDE (ou padrão ATA). Esses dois padrões estabelecem limites máximos para o número de cilindros, cabeças e setores, de acordo com o número de bits reservados durante a transmissão de parâmetros. As rotinas do BIOS, por exemplo, reservam para o endereçamento de cilindro, cabeça e setor, 10, 8 e 6 bits, respectivamente. O disco rígido, por sua vez, reserva para os mesmos parâmetros, 16, 4 e 8 bits, respectivamente. O resultado é que cada parâmetro deveria “caber” simultaneamente no número de bits reservados pelo BIOS e pelo disco rígido. Parâmetro Bits Máximo nº de cilindros Máximo nº de cabeças Máximo nº de setores 10/16 8/4 6/8 BIOS (INT 13h) 1024 256 63 Padrão ATA Máximo Conjunto 65536 16 255 1024 16 63 23-46 Máxima capacidade Hardware Total 8 GB 130 GB 504 MB Por si só, o BIOS, através da sua função INT 13h, é capaz de operar com discos de no máximo 1024 cilindros, 256 cabeças e 63 setores, o que resulta em cerca de 8 GB. O padrão ATA aceita no máximo discos com 65536 cilindros, 16 cabeças e 255 setores, o que resulta em aproximadamente 130 GB. Esses limites de 8 GB e 130 GB eram considerados valores incrivelmente altos nas épocas de criação desses dois padrões. Levando em conta que cada parâmetro é passado para o INT 13h, e deste para o disco IDE, cada um deles deve ser menor que os máximos permitidos por ambos. Por exemplo, não adianta usar a cabeça número 20, mesmo sendo este número permitido pelo INT 13h, pois o padrão ATA está limitado a no máximo 16 cabeças. Da mesma forma, de nada adianta o padrão ATA aceitar 255 setores, se o INT 13h só opera com no máximo 63 setores. Levando em conta o máximo conjunto, ficamos limitados a usar discos com no máximo 1024 cilindros, 16 cabeças e 63 setores por trilha, o que resulta na capacidade de 504 MB. Trocando os números O LBA (Logical Block Addressing) é um método muito simples que permite vencer a barreira dos 504 MB. Consiste em fazer com que o INT 13h aceite um número elevado de cabeças, ainda que limitado a 1024 cilindros. O disco rígido não numera mais os setores de acordo com o número de cilindro, cabeça e setor, e sim, através do número do setor lógico. São utilizados 28 bits para indicar o setor lógico, permitindo endereçar cerca de 260 milhões de setores, o que equivale a cerca de 130 GB. Em PCs antigos (até aproximadamente meados de 1994), não existia a função LBA implantada no BIOS. Para que o LBA pudesse ser empregado, os fabricantes de discos rígidos forneciam um disquete com um software que era instalado no disco e ativava a função LBA. Esta ativação era feita logo no início do processo de boot, antes mesmo da carga do sistema operacional. Exemplos de softwares que implementam este recurso são o EZ-Drive e o Disk Manager. Se você precisar instalar em um computador antigo, um disco rígido moderno, e a sua plena capacidade não for reconhecida, é possível que esta seja uma limitação do seu BIOS, sendo portanto necessário usar o Disk Manager ou o EZ Drive. Acesse o fabricante do seu disco rígido para obter este software. LBA de 28 bits e de 48 bits O método LBA reservava inicialmente 28 bits para indicar o número do setor lógico a ser acessado. 24 desses bits são carregados em registradores de Capítulo 23 – Discos 23-47 8 bits que antes eram usados para endereçar cilindro, cabeça e setor. Os 4 bits adicionais são armazenados em um registrador que antes era usado para Status e comandos. Com 28 bits para endereçar os setores lógicos, é possível ter discos com até 130 GB. Ocorre que os discos com mais de 100 GB já chegaram ao mercado, e sua capacidade logo será restrita à “barreira dos 130 GB”. Para resolver este problema, a nova especificação ATA/ATAPI-6 prevê o uso de 48 bits para endereçamento de setores, permitindo assim acessar discos com até cerca de 130.000.000 GB. Usando o Disk Manager Programas como o Disk Manager ou o EZ Drive podem ser obtidos nos sites dos fabricantes dos discos rígidos. Normalmente as versões disponíveis nesses sites são adaptadas para que operem apenas nos modelos do fabricante que o oferece. Por exemplo, o Disk Manager obtido no site da Seagate não funcionará com discos da Quantum. Portanto um técnico prevenido deve obter as versões mais novas desses programas, obtidos no site de cada fabricante de disco rígido. A figura 45 mostra a tela de abertura do Disk Manager, obtido no site da Seagate. *** 75% *** Figura 23.45 Disk Manager para HDs Seagate. A operação deste programa é relativamente simples. Devemos usá-lo quando o BIOS do computador não reconhece a capacidade total do disco rígido. Em casos como este, a melhor opção é a atualização do BIOS. Por outro lado o uso do Disk Manager é uma opção mais segura, já que a atualização do BIOS é uma operação que tem o pequeno risco de não funcionar. 23-48 Hardware Total O Disk Manager recomenda que os parâmetros do disco rígido sejam preenchidos corretamente no CMOS Setup, com o comando Detect IDE, ou então manualmente. A instalação também funciona quando o disco é declarado como Tipo 1 no CMOS Setup (306 cilindros, 4 cabeças, 17 setores, 10 MB). A seguir é mostrada a tela da figura 46, onde podemos escolher o tipo de instalação. A opção “Easy Disk Installation” é a que usaremos. Com as opções avançadas podemos entre outras coisas, dividir o disco rígido em dois ou mais drives lógicos. Figura 23.46 Escolhendo o tipo de instalação. A seguir o Disk Manager detectará os discos rígidos instalados e apresentará uma lista para que confirmemos se está correta (figura 47). Figura 23.47 Detectado o disco ST39140A. A seguir indicamos o disco a ser inicializado, como vemos na figura 48. Quando existe mais de um disco IDE instalado, todos aparecerão na lista. É importante prestar atenção na lista para que não seja inicializado o disco errado. Todos os discos são indicados pelo modelo. Capítulo 23 – Discos 23-49 Figura 23.48 Confirmando o disco a ser inicializado. O Disk Manager perguntará a seguir qual é o sistema de arquivos a ser utilizado. São suportados os sistemas FAT16, FAT32 e NTFS. Para instalar o disco no Windows 95 OSR2 e versões mais novas, escolhemos a FAT32. Figura 23.49 Escolhendo o sistema de arquivos. O Disk Manager pedirá ainda uma confirmação para que o disco selecionado seja inicializado. Caso já exista uma partição no disco, seus dados serão apagados. Mais uma tela de advertência será apresentada para que seja feita esta confirmação. Finalmente será apresentada a tela da figura 50, para a confirmação final. Figura 23.50 Confirmando a inicialização do disco. 23-50 Hardware Total Em uma só operação o Disk Manager cria a tabela de partições, FAT e diretório raiz. Este tipo de formatação é rápida, dura apenas alguns segundos, pois não é feito exame de superfície, como ocorre como FORMAT. Devemos posteriormente utilizar o SCANDISK para mapear eventuais setores defeituosos. Figura 23.51 O disco sendo inicializado. Na figura 52, a operação está terminada. Devemos inicializar o computador para que o disco recém inicializado seja reconhecido pelo sistema. Figura 23.52 Devemos inicializar o computador. //////////// FIM //////////////////// Capítulo 24 Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo Este capítulo trata das expansões que melhoram o desempenho do computador. São as expansões do disco rígido, memória, CPU e vídeo. A expansão do disco rígido aumenta o desempenho, pois quando trocamos um disco antigo por um mais novo, de maior capacidade, além de ter mais espaço de armazenamento, o disco novo disco tem normalmente maior desempenho. A expansão de memória aumenta o desempenho, caso a quantidade de memória atual seja baixa e obrigue o sistema operacional a usar a memória virtual. A expansão da CPU reduzirá o tempo de execução dos programas, e a expansão do vídeo melhorará o desempenho gráfico. A idéia dessas expansões é procurar aproveitar a maior parte das peças do computador, melhorando apenas os seus pontos fracos. Em geral não vale a pena trocar tudo em um computador. Valerá mais a pena comprar ou montar um novo, aproveitando algumas das peças atuais. Expansão do disco rígido Por mais alta que seja a capacidade de um disco rígido, um dia ele ficará lotado de arquivos. Os programas são cada vez maiores, muitas vezes são acompanhados de centenas de arquivos que nem usamos, e um belo dia o disco estará quase totalmente cheio. Desinstalação de programas antigos e 24-2 Hardware Total sem uso é uma forma de prorrogar a solução do problema. Apenas a instalação de um novo disco rígido trará uma solução definitiva. Ao instalar um novo disco rígido, você pode aproveitar para fazer nele uma instalação nova do sistema operacional e dos aplicativos que você mais usa. Mesmo que você faça isso, você vai querer preservar os dados (textos, planilhas, imagens, etc.) que você criou no disco rígido antigo. Seria então muito importante poder manter instalados no computador ambos os discos, o novo e o antigo, para que esta cópia de dados possa ser feita. Também pode ser que você não pretenda reinstalar programas e o sistema operacional no seu disco novo, e sim copiar para ele todo o conteúdo do disco antigo. Neste caso também é interessante manter instalados ambos os discos, o novo e o antigo, para que esta cópia seja feita de forma rápida. Terminada a cópia você passará a utilizar o disco novo. O disco antigo poderá ser retirado do PC, ou então mantido para ser usado como backup. Portanto seja qual for o caso, é útil ter ao mesmo tempo instalados, o disco novo e o antigo, seja de forma provisória ou permanente. Quando dois discos rígidos estão instalados em um computador, um deles será o DISCO 1 e o outro será o DISCO 2. Quando ambos estão ligados na mesma interface IDE, o Master é o DISCO 1 e o Slave é o DISCO 2. Quando os dois discos estão ligados em interfaces diferentes, o DISCO 1 é o que está ligado na interface primária e o DISCO 2 é o que está ligado na interface secundária. Os processos de instalação dependem de como o disco novo e o antigo vão ser utilizados. A seguir vemos três modos de instalação e as etapas a serem usadas em cada um dos modos: Método A) Novo=DISCO 2, Antigo=DISCO 1 Etapa 1) Basta instalar o novo HD como DISCO 2 Método B) Novo=DISCO 1, Antigo=DISCO 2 1) Instale o novo HD como DISCO 2 2) Copie todo o conteúdo do disco antigo para o novo 3) Troque os discos de lugar (novo=1; antigo=2) 4) Torne o DISCO 1 (novo) inicializável Método C) Novo=DISCO 1, Antigo será retirado 1) Instale o novo HD como DISCO 2 2) Copie todo o conteúdo do disco antigo para o novo 3) Troque os discos de lugar (novo=1; antigo=2) 4) Torne o DISCO 1 (novo) inicializável Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-3 5) Retire o antigo HD do computador O primeiro método é o mais simples. Digamos que o disco original seja usado como drive C. Este disco permanecerá inalterado, e o novo disco vai operar como drive D. Estará com todo seu espaço livre para a instalação de novos programas e armazenamento de novos dados. O segundo método é mais eficiente, pois em geral o novo disco é de capacidade e velocidade maiores que o disco antigo. Será mais rápido acessar programas e dados do disco novo, por isso será melhor torná-lo um drive C. O disco rígido antigo pode permanecer no computador, operando como DISCO 2 (drive D), e pode ser usado como backup de dados. O terceiro método é similar ao segundo, exceto pela retirada do disco antigo após a cópia dos seus dados para o novo. Observe que nos três métodos citados, é preciso saber fazer as seguintes operações:    Instalar o novo HD como DISCO 2 Copiar dados do HD antigo para o novo Alternar as posições dos discos (Novo=1 e Antigo=2, e vice-versa) Mostraremos como realizar essas operações. Entretanto, instalar um novo HD como DISCO 2, mantendo o antigo como DISCO 1, pode ser uma operação perigosa. É preciso usar os programas FDISK e FORMAT, e a mínima distração é suficiente para formatarmos acidentalmente o HD antigo, onde estão nossos programas e dados. São muitos os casos de pessoas que cometem este engano. Portanto por razões de segurança, faremos a instalação do novo HD como DISCO 2 da seguinte forma: 1) Retirar o HD antigo 2) Instalar o HD novo como DISCO 1 3) Usar os programas FDISK e FORMAT no HD novo (DISCO 1) 4) Remanejar o HD novo como DISCO 2, conectar o antigo como 1 Ficou um pouco mais complicado, mas não muito. Trocar HDs de lugar entre DISCO 1 e DISCO 2 é uma simples questão de conectar os cabos flat e alterar jumpers. Retirar o HD antigo consiste em apenas desconectar seus cabos (alimentação e dados). Com a introdução desta norma de segurança, os três métodos de expansão do disco rígido passam a ficar da seguinte forma: 24-4 Hardware Total Método A) Novo=DISCO 2, Antigo=DISCO 1 1) Retirar o HD antigo 2) Instalar o HD novo como DISCO 1 3) Usar os programas FDISK e FORMAT no HD novo 4) Fazer HD novo = DISCO 2, conectar o antigo como 1 Método B) Novo=DISCO 1, Antigo=DISCO 2 Execute etapas 1 a 4 5) Copie todo o conteúdo do disco antigo para o novo 6) Troque os discos de lugar (novo=1; antigo=2) 7) Torne o DISCO 1 (novo) inicializável Método C) Novo=DISCO 1, Antigo será retirado Execute etapas 1 a 7 8) Retire o disco antigo Portanto para chegar aos resultados A, B e C basta executar a seqüência de 1 a 8, parando no ponto certo. Pare no final da etapa 4 para manter o disco antigo como 1 e deixar o novo como 2. Termine com a etapa 7 se quiser que o disco novo seja 1 e que o antigo seja 2, e vá até a etapa 8 se quiser que o antigo disco seja eliminado. Vamos então detalhar cada uma dessas etapas. Etapa 1: Retirando o HD antigo Esta etapa é muito simples, basta desconectar o cabo de alimentação e o cabo flat que estão ligados no disco antigo. Antes disso entretanto, entre no CMOS Setup e anote os parâmetros do disco rígido original:    Número de cilindros Número de setores Número de cabeças Isto é apenas uma precaução. Em alguns casos o comando de detecção automática pode encontrar diferentes valores para esses parâmetros. Ao anotarmos poderemos posteriormente conferir se estão sendo usados os parâmetros originais. Etapa 2: Instalando o novo HD como DISCO 1 Não altere os jumpers do HD novo. Ligue-o na fonte de alimentação e na interface IDE primária, assim ele irá operar como DISCO 1. Use o comando Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-5 de detecção automática do CMOS Setup para programar seus parâmetros: número de cilindros, setores e cabeças. Etapa 3: Usando os programas FDISK e FORMAT no HD novo Nesta etapa você precisará de um disquete com o boot e os programas FDISK.EXE, FORMAT.COM e SYS.COM. O disquete de boot pode ser gerado a partir do Prompt do MS-DOS, com o comando: FORMAT A: /S Feito isto, copie para este disquete os três programas citados, todos localizados em C:\Windows\Command. O uso dos programas FDISK e FORMAT é bem simples. Use no FDISK a opção 1 para criar uma partição. Use novamente a opção 1 para criar a partição primária. Se quiser usar o disco inteiro como um único drive lógico, basta teclar ENTER 4 vezes. Se preferir pode dividir o disco em 2 ou mais drives lógicos, criando uma partição estendida. Saindo do FDISK, execute novamente um boot com o disquete e use o programa FORMAT.COM para fazer a formatação lógica do disco rígido: FORMAT C: Etapa 4: Fazer NOVO=2 e ANTIGO=1 Esta etapa é bastante simples. Instalaremos ambos os discos no computador, sendo o novo como DISCO 2 e o antigo como DISCO 1. A forma mais eficiente de realizar esta instalação é ligar ambos os discos na interface IDE primária, sendo o antigo como Master e o novo como Slave. Será preciso posicionar os jumpers de ambos os discos rígidos. Estando com ambos os discos ligados na mesma interface IDE, devem ser configurados da seguinte forma: Disco antigo: Disco novo: Master, Slave Present Slave Lembre-se que a configuração de fábrica de um disco rígido IDE é sempre Master “sem Slave”, também chamada de “One drive only”. Será preciso alterar a configuração do disco antigo, para indicar que a partir de agora irá operar em conjunto com um novo disco. O disco novo, por sua vez, também está com a sua configuração de fábrica (One drive only), e será preciso 24-6 Hardware Total alterá-la para “Slave”. Para realizar essas alterações, é preciso consultar os manuais de ambos os discos. A figura 1 mostra as ligações de dois discos rígidos na fonte e na interface IDE. São mostrados também os jumpers de ambos os discos rígidos, que precisam ser reprogramados. O posicionamento desses jumpers mostrado na figura é apenas um exemplo. Você terá que consultar o manual dos seus discos rígidos para verificar qual é a configuração correta para os seus jumpers. Figura 24.1 Ligações de dois discos rígidos IDE. Use a seguir o comando de detecção automática de parâmetros do disco rígido, no CMOS Setup. Confira se os parâmetros detectados para o disco rígido antigo são iguais aos originais que você anotou. Se não forem iguais, altere-os manualmente para que fiquem iguais aos originais. Ligue o computador e o boot do Windows ocorrerá normalmente, feito através do disco antigo. Você já terá o novo disco pronto para ser acessado pelo sistema. Se o disco antigo estava inteiramente usado como drive C, o novo disco será o drive D. Se você queria apenas instalar o novo disco como D, mantendo o antigo como C, pode parar por aqui. Etapa 5: Cópia do HD antigo para o novo Faça a cópia de todos os arquivos do disco antigo para o novo, usando comandos do próprio Windows. Para que este tipo de cópia funcione, precisamos primeiro habilitar a exibição de todos os arquivos, caso contrário arquivos ocultos e arquivos de sistema não serão copiados. No Windows 98, primeiramente, abra uma janela qualquer (por exemplo, Meu Computador) e use o comando Exibir / Opções de Pasta. Selecione então a guia Modo de exibição e marque a opção Mostrar todos os arquivos. No Windows 95 a configuração é parecida. Abra uma pasta qualquer e use Exibir / Opções / Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-7 Exibir, e marque a opção Mostrar todos os arquivos. No Windows ME, este comando é encontrado no Painel de Controle. Use o comando Opções de Pasta e selecione a guia Modo de exibição (figura 2), onde você poderá marcar a opção Mostrar todos os arquivos. Figura 24.2 Habilitando a exibição de todos os arquivos no Windows ME. Você poderá agora fazer a cópia de um drive para o outro, usando comandos usuais do Windows. Faça o seguinte: 1) Abra a janela do drive C e selecione todos os arquivos e diretórios, menos as pastas \Windows, \Recycled e \_Restore. Uma forma rápida de fazer isso é aplicar um clique simples sobre \Windows, \Recycled e \_Restore (mantenha a tecla Control pressionada enquanto clica nessas três pastas) e usar o comando Editar / Inverter seleção. 2) Use agora o comando Editar / Copiar. 3) Abra a janela do drive que vai receber a cópia do drive C e use o comando Editar / Colar. A cópia poderá demorar vários minutos, dependendo do espaço total e das velocidades dos seus discos rígidos. 4) Crie no drive D uma pasta \Windows e abra esta pasta. 5) Abra a pasta \Windows do drive C. Marque todos os arquivos, exceto o Win386.swp (figura 3). Uma forma fácil de fazer isso é aplicar um clique simples sobre este arquivo e usar o comando Editar / Inverter seleção. Este é o arquivo de troca da memória virtual. Se você tentar copiá-lo, o Windows 24-8 Hardware Total apresentará um erro e abortará a cópia. O novo disco ficará com este arquivo faltando, mas ele será automaticamente criado pelo Windows em caso de falta. Figura 24.3 Marcando todos os arquivos do diretório C:\Windows, exceto o WIN386.SWP. 6) Use o comando Editar / Copiar. 7) Na pasta \Windows do novo drive, use o comando Editar / Colar. Etapa 6: Fazer NOVO=1 e ANTIGO=2 Agora vamos colocar o HD novo na sua posição definitiva, como DISCO 1. Se nossa intenção era remover o HD antigo, podemos fazer isso agora. Neste caso use para o HD novo a configuração de fábrica (One drive only). Entretanto é uma boa precaução não eliminar ainda o HD antigo. Você pode deixá-lo instalado por alguns dias, caso precise de algum arquivo que tenha esquecido de copiar. Ao manter os dois discos ligados na interface IDE primária, temos que configurar corretamente os jumpers de ambos, para que o novo seja Master e o antigo seja Slave. Usamos ainda o comando de detecção de parâmetros do disco, no CMOS Setup. Etapa 7: Tornando o disco novo inicializável Se você tentar executar um boot pelo drive C, que agora é o HD novo, não conseguirá. É preciso tornar o HD novo inicializável, o que consiste no seguinte:   Marcar sua partição primária como ativa Gravar o setor de boot Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-9 A indicação da partição primária como ativa é feita através do comando 2 do menu principal do FDISK. Se você já usou o comando 2 quando criou as partições no novo HD, não precisará fazê-lo agora. Entretanto será preciso gravar o setor de boot no novo HD. Até o Windows 98 SE, isto era feito com o parâmetro /S no programa FORMAT. Ao usarmos o comando: FORMAT C: /S é feita a gravação do setor de boot, além dos arquivos de inicialização que tornam possível o boot em modo MS-DOS pelo disco rígido. No Windows ME não é mais permitido executar o boot no modo MS-DOS pelo disco rígido, e o parâmetro /S do FORMAT não funciona. Podemos entretanto gravar o setor de boot através do comando SYS, usado na forma: SYS C: Este método funciona tanto no Windows ME como no Windows 98 SE e em versões anteriores. Por isso precisamos de um disquete com o boot e os programas FDISK.EXE, FORMAT.COM e SYS.COM. Terminada esta etapa, será possível executar um boot pelo drive C, desta vez em ambiente Windows. Se a sua intenção era usar o HD novo como DISCO 1 e deixar o antigo como DISCO 2, a instalação está terminada. Etapa 8: Retirando o disco antigo Se você não tinha intenção de manter no PC o seu disco rígido antigo, poderia tê-lo eliminado na etapa 6 deste roteiro. Se quiser pode retirá-lo agora. Nesse caso será preciso corrigir os jumpers do disco rígido novo, pois em geral existe diferença entre Master sozinho e Master com Slave. Cuidado com a troca de letras Um pequeno problema pode ocorrer quando um novo disco rígido é instalado: a troca dos nomes dos drives. Considere o caso bem simples de um computador que possui um disco rígido, usado integralmente como sendo um drive C, e um drive de CD-ROM, usado como D. Ao ser instalado um segundo disco rígido, este passará a ser o drive D, e o drive de CD-ROM terá seu nome automaticamente mudado para E. Em resumo: 24-10 Hardware Total Antes C: Hard Disk 1 D: CD-ROM Depois C: Hard Disk 1 D: Hard Disk 2 E: CD-ROM Isto pode causar um pouco de confusão. Poderão existir diversos programas instalados, fazendo referências ao drive de CD-ROM com a letra “D”. Esses programas precisam ser novamente instalados, mudando a letra do CDROM para “E”. Não é apenas o drive de CD-ROM que tem o seu nome alterado quando é instalado um novo disco rígido. O mesmo ocorre com drives de rede e drives compactados (criados pelo DriveSpace). A troca de nome de um drive não impede o funcionamento, e em geral não influencia no funcionamento dos seus programas, mas podemos encontrar arquivos de configuração e atalhos do Windows que fazem referências a um determinado drive, que não será mais o mesmo. A solução definitiva para este problema é reconfigurar ou reinstalar os softwares que apresentarem problemas. Em geral, tais problemas se manifestam por mensagens de erro do tipo “Arquivo não encontrado”, causadas pelo fato do drive original ter trocado de nome. Usuários que têm planos futuros para a instalação de um segundo disco rígido podem evitar muitos transtornos, simplesmente escolhendo para drives de CD-ROM, drives de rede e drives compactados, letras como H, I, J, K, etc, deixando as letras D, E, F e G reservadas para serem usadas em futuras instalações. Desta forma, a inclusão de um novo disco rígido, mesmo particionado em dois, três ou quatro drives lógicos, não provocará a troca de nomes dos drives de H em diante. A inclusão de um novo disco rígido também pode interferir com o primeiro disco rígido, caso esteja dividido em dois ou mais drives lógicos. Por exemplo, se o disco rígido antigo estiver dividido em dois drives lógicos (C e D), o novo disco rígido passará a ser designado como D. O antigo drive lógico D, localizado na partição estendida do disco rígido antigo, passará a ser designado como E. Isto pode dar um pouco de trabalho, pois referências ao antigo drive D deverão ser atualizadas usando o seu novo nome, que passa a ser E. Alguns softwares podem ter configurações alteradas para acessarem o drive E, ao invés do D, mas outros precisarão ser novamente instalados. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-11 Para evitar dores de cabeça, é muito importante conhecer como o sistema operacional dá nomes aos drives lógicos dos discos rígidos instalados. Suponha que um computador possui dois discos rígidos, estando cada um deles dividido em vários drives lógicos. As letras são distribuídas da seguinte forma: Drive C: Partição primária do primeiro disco rígido Drive D: Partição primária do segundo disco rígido A seguir, são designadas letras em seqüência, a partir de E, para todos os drives lógicos restantes no primeiro disco rígido. As letras seguintes são distribuídas em seqüência para os drives lógicos restantes no segundo disco rígido. Vejamos alguns exemplos: Hard Disk 1: Hard Disk 2: C, E, F D, G, H Hard Disk 1: Hard Disk 2: C D, E Hard Disk 1: Hard Disk 2: C, E D Hard Disk 1: Hard Disk 2: C, E, F D Sempre que um disco rígido está dividido em dois ou mais drives lógicos, a instalação de um segundo disco provocará a mudança das letras de todos os drives lógicos da partição estendida do disco antigo. Nos exemplos acima, o Hard Disk 1 possui, antes da instalação do Hard Disk 2, drives lógicos usando letras seqüenciais a partir de C (C, D, E, etc). Observe que com a inclusão do Hard Disk 2, esta seqüência é alterada. Quando o primeiro disco rígido já está dividido em dois ou mais drives lógicos e queremos que a instalação do segundo disco não interfira com as letras do primeiro drive, podemos fazer o seguinte: deixamos o disco novo sem partição primária. Ao ficar com apenas uma partição estendida, serão usadas letras em seqüêcia para o primeiro disco rígido, e as letras seguintes para o segundo disco rígido. Isto evitará o remanejamento de letras. Expansão da memória 24-12 Hardware Total Aumentar a quantidade de RAM de um PC não é uma tarefa difícil. Esses PCs possuem vários soquetes para a instalação de módulos de memória, e normalmente alguns deles estão livres para a instalação de novos módulos. Apenas é preciso saber o módulo correto a ser usado na expansão. Precisamos levar em conta os seguintes fatores: 1) Tipo A maioria das placas de CPU produzidas nos últimos anos usa módulos SDRAM, com encapsulamento DIMM/168. Modelos mais antigos (19941997) podem utilizar módulos SIMM/72, do tipo EDO ou FPM. A partir de 2001 surgiram placas de CPU com suporte para memórias DDR e RDRAM. Antes de comprar novas memórias para uma expansão, é preciso saber o tipo de módulo utilizado pela placa de CPU. Encaixar um módulo em um soquete é fácil, não é preciso estudar muito para isso. A dificuldade, se é que podemos chamar assim, é conhecer o tipo correto de memória a ser usado. 2) Capacidade Podemos encontrar módulos de memória com diversas capacidades. As mais comuns são as de 16 MB, 32 MB, 64 MB e 128 MB, mas encontramos também capacidades maiores (256 MB e 512 MB), assim como menores (8 MB, 4 MB, 2 MB, 1 MB). Os módulos de capacidades muito elevadas são difíceis de encontrar no mercado, já que são caros e pouco utilizados. Os módulos de baixas capacidades são obsoletos, e são mais comuns em lojas que comercializam peças usadas. Antes de fazer uma expansão temos que consultar o manual da placa de CPU para verificar a sua capacidade máxima de memória, bem como as capacidades dos módulos suportados. Quando não temos o manual em mãos, podemos usar uma regra que normalmente funciona: utilize nos bancos vazios, módulos de memória iguais ao que já está instalado. Por exemplo, se uma placa de CPU tem um módulo de 64 MB, podemos instalar um segundo módulo de 64 MB, totalizando 128 MB. Podemos ainda, em caso de dúvida, simplesmente experimentar o novo módulo. Se a placa de CPU reconhecer a sua capacidade, então o novo módulo é compatível. 3) Velocidade Todos os tipos de memória são classificados de acordo com a velocidade. É preciso saber identificar as velocidades de memórias EDO, FPM, SDRAM, DDR e RDRAM. Compre as novas memórias com velocidade igual ou superior às das memórias que já estão instaladas. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-13 Figura 24.4 Exemplo de instruções para a instalação e expansão de memória encontradas no manual de uma placa de CPU No manual da sua placa de CPU você encontrará as instruções para a instalação e expansão de memória. A figura 4 mostra o trecho extraído do manual de uma placa de CPU, onde as informações necessárias são apresentadas. De acordo com as instruções deste exemplo, esta placa requer módulos SDRAM PC133, com capacidades de 8, 16, 32, 64, 128, 256 ou 512 MB. Os bancos de memória formados pelos três soquetes são independentes, ou seja, cada um deles pode ter módulos de qualquer uma dessas capacidades. Este computador pode ter inicialmente um módulo de 64 MB, e mais tarde receber a instalação de um segundo módulo com 128 MB, por exemplo, totalizando 192 MB. Mais tarde podemos fazer uma nova expansão utilizando o terceiro soquete livre. Se instalarmos, digamos, um novo módulo de 256 MB, totalizaremos 64MB + 128 MB + 256 MB = 448 MB. As placas de CPU modernas são extremamente flexíveis no que diz respeito à capacidade dos módulos de memória. A maioria dos processadores modernos requer memórias de 64 bits, e os módulos SDRAM e DDR também são de 64 bits. Nesses casos, um único módulo é suficiente para formar um banco de memória. No passado, isto nem sempre foi simples assim. Nos tempos das velhas memórias SIMM/72 e das ainda mais antigas memórias SIMM/30, era preciso utilizar módulos de 2 em 2 ou de 4 em 4 para formar os bancos de memória. Módulo SIMM/30 SIMM/72 DIMM/168 Processador 80286 386SX Número de bits 8 32 64 Número de bits 16 16 24-14 386DX 486 586 Pentium e compatíveis Pentium II, Pentium III, Celeron Athlon, Duron Hardware Total 32 32 32 64 64 64 Cada processador precisa “enxergar” bancos de memória com o mesmo número de bits do seu barramento externo. Processadores 486, por exemplo, exigiam memórias de 32 bits. Ao usar memórias com encapsulamento SIMM/30 (8 bits), era preciso utilizar 4 módulos iguais para completar 32 bits. Em placas de CPU 486/586 com soquetes SIMM/72, um único módulo SIMM/72 fornece os 32 bits necessários para formar um banco. Já as placas de CPU Pentium (64 bits) equipadas com soquetes SIMM/72 necessitam do uso de módulos aos pares. Dois módulos iguais de 32 bits completam os 64 bits exigidos pelo processador. Este era um grande problema nas expansões de memória. Os dois módulos SIMM/72 que formavam um banco deveriam ser preferencialmente iguais. Se isto não fosse possível, eles precisavam ser pelo menos compatíveis com o padrão exigido pela placa de CPU. Deveriam ser obrigatoriamente de mesma capacidade e se possível, de mesma velocidade, mesmo que sendo de fabricantes diferentes. Placas com soquetes SIMM/72 e DIMM/168 Até aproximadamente o início de 1997, as placas de CPU para processadores Pentium e compatíveis possuíam apenas soquetes para instalação de módulos SIMM/72. Depois disso surgiram placas equipadas com o chipset i430VX, com suporte para SDRAM. Passaram a ser produzidas placas que permitiam a instalação de memórias FPM ou EDO (SIMM/72), e ainda SDRAM (DIMM/168). A figura 5 mostra um caso bastante típico. Observe que existem 4 soquetes para instalação de módulos SIMM/72. Cada par desses soquetes forma um banco de memória, já que cada módulo SIMM/72 fornece 32 bits, e o Pentium necessita de 64 bits de memória. Existem também dois soquetes para instalação de módulos DIMM/168. Cada um desses soquetes forma um banco, já que cada um desses módulos fornece 64 bits. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-15 Figura 24.5 Layout de uma placa de CPU com soquetes SIMM/72 e DIMM/168. Note que módulos SIMM/72 poderão ser EDO DRAM (mais comuns) ou FPM DRAM, enquanto módulos DIMM/168 poderão ser SDRAM (mais comuns) ou EDO/FPM DRAM. Normalmente as placas de CPU que operam com vários tipos de memórias, não permitem misturar memórias EDO/FPM DRAM e SDRAM. Existem diferenças no modo de funcionamento dessas memórias, no que diz respeito aos seus sinais digitais, e também em relação à voltagem. Dependendo das voltagens suportadas pelos módulos, e também de outras características, é possível ter todos os tipos de memórias funcionando simultaneamente. Entretanto, para evitar dúvidas, os fabricantes recomendam simplesmente não fazer a mistura. Vejamos agora um exemplo de expansão de memória em uma placa equipada com soquetes SIMM/72 e DIMM/168. A placa do nosso exemplo é a ATC-5050, produzida pela A-Trend. Os módulos SIMM/72 são agrupados em dois bancos (SIMM1-SIMM2, e SIMM3-SIMM4). Esses módulos fornecem 32 bits, e dois deles devem ser agrupados para formar um banco de 64 bits. Os dois módulos SIMM/72 que formam um banco devem ser iguais, com a mesma capacidade, mesmo tempo de acesso, mesmo tipo (ambos FPM ou ambos EDO), e devem ser preferencialmente do mesmo fabricante. 24-16 Hardware Total SYSTEM MEMORY INSTALLATION ATC-5050 provides four 72-pin SIMM sockets for system memory expansion from 8MB to 256MB. These four SIMMs are arranged to two banks, Bank0 (SIM 1, 2) and Bank1(SIM 3, 4). Each bank provides 64-bit wide data path. The mainboard accepts Fast Page Mode DRAM, and EDO Mode (Extended Data Out) DRAM, with a speed no slower than 70 nanosecond. You should plug DRAM modules into two sockets (same bank) or four sockets at one time. Each pair of modules in the same bank must be the same size, type, and speed. Please plug in Bank 0 firstly if you only have 2 modules. The mainboard supports mixing of EDO and fast page mode DRAM among different banks, please plug EDO in Bank 0. Also this mainboard provides two 168-pin DIMM sockets for 3.3V SDRAM or 3.3V EDO DRAM expansion. You should plug SDRAM/DRAM module into each DIMM sockets (as a bank) or two sockets at one time. CAUTION: It‘s not recommended to install the 3.3V SDRAM and 5V EDO or Fast Paged mode memory within a system. The 72-pin DRAM cannot work with 168-pin DRAM in the same time. Changing EDO/FPM DRAM to SDRAM, you don‘t have to adjust jumper setting or BIOS value, nor change SDRAM to EDO/FPM DRAM. (Please make sure the SDRAM plugged-in fully, to prevent contact loss.) O fabricante da placa avisa que podem ser usados módulos de 70 ns ou mais rápidos (60 ns é a opção mais comum). Evite instalar módulos de 70 ns, pois em geral apresentam desempenho baixo. Dê preferência aos módulos de 60 ns. O fabricante recomenda que, em caso de usar um banco EDO e outro FPM, instalar as memórias EDO no banco 0. Esta restrição normalmente não ocorre, mas por alguma razão não explicada, este fabricante recomenda evitar preencher EDO DRAM no segundo banco e FPM DRAM no primeiro. A placa possui ainda dois soquetes DIMM/168, nos quais podem ser instalados módulos SDRAM ou EDO DRAM. Também é recomendado pelo fabricante que não sejam misturados módulos SDRAM e EDO/FPM DRAM. A tabela anexa mostra as quantidades de memória que podem ser formadas pelo preenchimento dos bancos de módulos SIMM/72. Por exemplo, uma das maneiras de formar 16 MB é instalando módulos de 8 MB no primeiro banco. Para aumentar esta memória para, digamos, 48 MB, basta instalar dois módulos de 16 MB no segundo banco. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-17 Figura 24.6 Exemplo de tabela de configurações de memória. Expansão da memória em PCs antigos PCs antigos usavam memórias SIMM/30 e SIMM/72. A expansão nesses casos é um pouco mais complicada, como mostraremos aqui. Para evitar problemas, siga as regras para preenchimento de bancos de memória, que apresentaremos a seguir. Depois disso veremos vários exemplos de expansão, em PCs tão antigos quanto os equipados com o processador 286. Preenchimento de bancos de memória Um banco de memória é um conjunto de módulos de memória, suficientes para fornecer os bits que o processador exige:    286 e 386SX: 16 bits 386DX, 486 e 586: 32 bits Pentium e superiores: 64 bits Computadores baseados no 286 e 386SX possuem seus bancos formados por dois módulos SIMM de 30 vias (figura 7). Como cada um desses módulos fornece para o processador, 8 bits, dois módulos são necessários para formar os 16 bits. 24-18 Hardware Total Figura 24.7 Em computadores baseados no 286 ou no 386SX, cada banco de memória é formado por dois módulos SIMM de 30 vias. PCs baseados no 386DX, 486 e 586 possuem seus bancos formados por 32 bits (figura 8). Dependendo da placa de CPU, podem ser usados em cada banco, um módulo SIMM de 72 vias, ou 4 módulos SIMM de 30 vias. Figura 24.8 Em placas de CPU 386DX e 486, cada banco de memória é formado por 4 módulos SIMM de 30 vias, ou então por um módulo SIMM de 72 vias. Computadores baseados no Pentium e superiores usam memórias de 64 bits. Nesses PCs, cada banco de memória é formado por dois módulos SIMM de 72 vias. Como cada módulo SIMM/72 fornece 32 bits simultâneos, os dois módulos juntos fornecem 64 bits. Cada banco pode ser ainda formado por um módulo DIMM/168, que fornece 64 bits simultâneos (figura 12). Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-19 Figura 24.9 Em PCs baseados no Pentium e superiores, um banco de memória é formado por 2 módulos SIMM /72, ou por um módulo DIMM/168. Observando as figuras anteriores, fica fácil entender que um banco de memória nunca pode ficar incompleto, ou preenchido com módulos de capacidades diferentes. Essas são portanto as duas regras básicas para o correto preenchimento de bancos de memória: 1) Um banco nunca pode ser parcialmente preenchido Olhe a figura 9 e imagine que dos dois módulos SIMM/72, apenas um deles está instalado. Este banco estaria fornecendo apenas 32 bits de cada vez, ao invés dos 64 bits exigidos pelo processador. Por isso ao instalar memórias nunca devemos fazer um preenchimento parcial dentro de um mesmo banco. Um banco deve estar vazio (quando não estiver sendo utilizado), ou então totalmente preenchido. 2) Um banco nunca pode ter módulos de capacidades diferentes Como os módulos de um banco trabalham em conjunto, suas capacidades devem ser iguais. Não adianta, por exemplo, preencher um banco de memória de uma placa de CPU Pentium com um módulo SIMM/72 de 8 MB e outro de 16 MB. Enquanto um módulo pode fornecer ao todo 16 MB, o outro não conseguirá acompanhar, e como resultado, o banco não funcionará. Para preencher corretamente os bancos de memória, é preciso obedecer às duas regras citadas acima, mas apenas seguir essas regras ainda não é suficiente. É preciso também seguir as instruções existentes no manual da placa de CPU. Lá existirão informações sobre os tipos, capacidades, tempos de acesso, configurações de jumpers, modos de preenchimentos, etc. Vamos agora apresentar alguns exemplos de expansões em várias placas de CPU. Apesar de ser pouco provável que você encontre placas idênticas às usadas nos exemplos (já que existem centenas de modelos), os exemplos servirão para aumentar a sua experiência. 24-20 Hardware Total Exemplo: Placa de Pentium II com soquetes DIMM/168 Usamos neste exemplo a placa Tyan modelo 1692. Esta é uma placa de CPU para Pentium II, equipada com o chipset i440LX. Possui 4 soquetes para memórias DIMM/168, que poderão ser do tipo SDRAM ou EDO DRAM. O manual traz instruções para instalação e expansão, bem como uma tabela de configurações de memória. DRAM Installation The S1692S/D uses a 64-bit data path from memory to CPU and can accommodate up to 1024MB of EDO RAM and 512MB of SDRAM. SDRAMs (Synchronous DRAMs) are supported in the DIMM slots. DIMMs must be of the unbuffered variety. The position of the notch in the DRAM Key Position will tell you whether or not a DIMM is unbuffered. All installed memory will be automatically detected, so there is no need to set jumpers. The 440LX AGPset can cache up to 512MB of RAM. Some details of memory installation: One unbuffered DIMM must be installed for the system to POST. The mainboard supports 8MB, 16MB, 32MB, 64MB, 128MB, and 256MB DIMM modules. 256MB DIMM modules must be EDO. The table below shows some of the possible memory configurations. Figura 24.10 Exemplo de tabela de configurações de memória. Esta placa permite instalar até 1 GB de memória EDO DRAM, ou então até 512 MB de SDRAM. As memórias SDRAM devem ser do tipo não buferizado (unbuffered). O fabricante diz ainda que a memória instalada é automaticamente detectada, sem a necessidade de alterar jumpers. O manual diz ainda que para que o POST funcione (Power on self test), é preciso que exista pelo menos um módulo de memória instalado. Avisa ainda que podem ser instalados módulos de várias capacidades, sendo que a máxima capacidade permitida para um módulo SDRAM é 128 MB, e a máxima capacidade permitida para um módulo EDO DRAM é 256 MB. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-21 Finalmente, existe uma tabela de configurações de memória que deve ser seguida, tanto na instalação inicial, como também em expansões. Observe que são mostradas apenas algumas configurações possíveis, pois uma tabela completa seria muito extensa. Não está mostrado, por exemplo, que podemos formar 64 MB instalando 4 módulos de 16 MB. Vemos por exemplo que para formar 32 MB, podemos instalar módulos de 16 MB nos bancos 0 e 1, ou então instalar um módulo de 32 MB no banco 0. Se existem, por exemplo, dois módulos de 16 MB nos bancos 0 e 1 (32 MB), podemos fazer uma expansão para, digamos, 64 MB, instalando um módulo de 32 MB no banco 2, ou então módulos de 16 MB nos bancos 2 e 3. Poderíamos instalar módulos de quaisquer outras capacidades, desde que suportados pela placa (SDRAM até 128 MB ou EDO DRAM até 256 MB). Em geral, não existe ordem obrigatória no preenchimento dos bancos de memória. Poderíamos por exemplo, deixar os bancos 0 e 1 vazios, e instalar módulos nos bancos 2 e 3. Placas com soquetes SIMM/72 FPM e EDO A principal característica dessas placas é que não possuem soquete DIMM/168. São placas produzidas entre 1995 e 1997, aproximadamente. Em geral apresentam dois bancos de memória, formados por módulos SIMM/72 (figura 11). Algumas dessas placas chegam a possuir 3 bancos, formados por 6 soquetes. Figura 24.11 Dois bancos de memória SIMM de 72 vias em uma placa de CPU Pentium antiga. Vejamos o exemplo de uma placa de CPU Pentium com esta organização de memória: SYSTEM MEMORY Table below shows the possible memory combinations. The Advanced/EV will support both Fast Page DRAM or EDO DRAM SIMMs, but they cannot be mixed within the same memory bank. If Fast Page DRAM and EDO DRAM SIMMs are installed in separate banks, each will be optimized for maximum performance. Parity generation and detection are NOT supported, but parity SIMMs (x36) may be used. SIMM requirements are 70 ns for Fast Page Mode or 60 ns EDO DRAM. Bank 0 4 MB 4 MB Bank 1 4 MB Total Memory 8 MB 16 MB 24-22 4 MB 4 MB 4 MB 8 MB 8 MB 8 MB 8 MB 8 MB 16 MB 16 MB 16 MB 16 MB 16 MB 32 MB 32 MB 32 MB 32 MB 32 MB Hardware Total 8 MB 16 MB 32 MB 4 MB 8 MB 16 MB 32 MB 4 MB 8 MB 16 MB 32 MB 4 MB 8 MB 16 MB 32 MB 24 MB 40 MB 72 MB 16 MB 24 MB 32 MB 48 MB 80 MB 32 MB 40 MB 48 MB 64 MB 96 MB 64 MB 72 MB 80 MB 96 MB 128 MB Neste exemplo temos a tabela com todas as configurações de memória permitidas. É dito que a placa aceita memórias FPM e EDO, desde que em cada banco não exista mistura. É ainda informado que a placa não utiliza paridade (ou seja, não faz checagem de erros de paridade na memória), apesar de aceitar o uso de módulos com paridade (36 bits). Finalmente, é indicado o tempo de acesso necessário às memórias: 70 ns para FPM e 60 ns para EDO. Observe pela tabela que nesta placa não é permitido manter o Banco 0 vazio e usar o Banco 1. São suportados módulos SIMM de 4 MB até 32 MB, totalizando o máximo de 128 MB de RAM. Levando em conta a tabela acima, suponha um PC equipado com 8 MB de RAM, formados por dois módulos de 4 MB instalados no Banco 0, como mostra a figura 12. Figura 24.12 Bancos de memória de uma placa de CPU Pentium equipada com 8 MB de RAM. De acordo com a tabela, poderíamos fazer uma expansão para 16 MB, instalando dois módulos de 4 MB no Banco 1. Entretanto, faremos uma expansão um pouco melhor. Instalaremos dois módulos de 8 MB no Banco 1, totalizando 24 MB. Ficaremos então com 24 MB, como mostra a figura 13. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-23 Figura 24.13 A memória foi expandida para 24 MB. É claro que atualmente as memórias são tão baratas que vale a pena utilizar módulos de capacidade ainda maior. Expansão com módulos de 30 vias Veremos agora exemplos de expansão de memória em PCs baseados no 386DX e no 486 usando módulos SIMM de 30 vias. Como o comércio já não oferece mais este tipo de módulo, você deverá obtê-los no mercado de segunda mão. Exemplo: 386 com 8 soquetes SIMM/30 Placas de CPU que operam com essas memórias foram muito utilizadas até aproximadamente 1994. Depois disso, passaram a ser fabricadas placas com soquetes para módulos de 30 e de 72 vias, e depois, apenas com soquetes de 72 vias. Figura 24.14 Dois bancos de memória para módulos SIMM de 30 vias, usados em PCs baseados no 386DX e no 486. As placas de CPU que operam exclusivamente com módulos SIMM/30 possuem em geral dois bancos de memória, cada um deles formados por 4 módulos (figura 14). Para preencher corretamente esses bancos de memória, é preciso recorrer às instruções existentes no manual da placa de CPU. Nele encontraremos uma tabela de configurações de memória, como a exemplificada na figura 15. 24-24 Hardware Total Figura 24.15 Exemplo de tabela de configurações de memória, típica de placas de CPU 386DX e 486 fabricadas até 1994. As instruções desta tabela nos permitem chegar a diversas conclusões: a) Podem ser usados módulos de 256 kB, 1 MB ou 4 MB b) Podemos obter uma memória total de 1 MB, 2 MB, 4 MB, 5 MB, 8 MB, 16 MB, 20 MB ou 32 MB, bastando instalar os módulos apropriados. c) Esta placa não permite preencher o Banco 1 com o Banco 0 vazio. A tabela de configurações de memória é usada tanto na instalação como na expansão de memória. Vejamos inicialmente o exemplo da instalação de 4 MB de memória. De acordo com a tabela, vemos que para obter 4 MB é preciso preencher o Banco 0 com módulos de 1 MB, deixando o Banco 1 vazio (figura 16). Figura 24.16 Formando 4 MB de memória. Suponha agora que este PC possui 4 MB instalados, como mostra a figura 16, e desejamos realizar uma expansão para 8 MB. A tabela nos mostra que para aumentar a memória para 8 MB, devemos manter os mesmos módulos de 1 Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-25 MB existentes no Banco 0, e adicionar módulos de 1 MB no Banco 1. Ficaremos então com a configuração mostrada na figura 17. Figura 24.17 Expandindo de 4 MB para 8 MB. Menos econômica é a expansão de 4 MB para 16 MB, ou de 8 MB para 16 MB. Como mostra a tabela, essas expansões requerem que sejam retirados módulos já instalados, fazendo sua substituição por outros de maior capacidade. Placas de 486/586 com módulos SIMM/72 Normalmente essas placas possuem 4 bancos de memória, cada um deles formado por um único módulo SIMM de 72 vias, como vemos na figura 18. Figura 24.18 4 bancos de memória, cada um deles formados por um módulo SIMM de 72 vias. Size 1 MB 2 MB 2 MB 3 MB 3 MB 4 MB 4 MB 4 MB 5 MB 6 MB 6 MB 8 MB 8 MB 8 MB 8 MB 9 MB 9 MB BANK 0 1 MB 1 MB 2 MB 1 MB 2 MB 1 MB 2 MB 2 MB 4 MB 4 MB 4 MB 2 MB 4 MB 4 MB 8 MB 4 MB 8 MB BANK 1 BANK 2 BANK 3 1 MB 1 MB 1 MB 2 MB 4 MB 1 MB 1 MB 1 MB 1 MB 2 MB 1 MB 1 MB 2 MB 2 MB 2 MB 4 MB 1 MB 1 MB 1 MB 1 MB 1 MB 2 MB 2 MB 24-26 10 MB 10 MB 12 MB 12 MB 12 MB 16 MB ... 128 MB 128 MB 129 MB 144 MB 160 MB 256 MB Hardware Total 4 MB 4 MB 4 MB 4 MB 8 MB 8 MB ... 64 MB 64 MB 64 MB 64 MB 64 MB 64 MB 4 MB 4 MB 4 MB 4 MB ... 64 MB 64 MB 64 MB 64 MB 64 MB 1 MB 2 MB 2 MB 4 MB 4 MB 8 MB ... 32 MB 1 MB 8 MB 32 MB 64 MB 1 MB 2 MB ... 32 MB 8 MB 64 MB É importante usar a tabela de configurações de memória para realizar corretamente uma expansão. Tome como exemplo um PC equipado com 8 MB, formados por um módulo de 8 MB instalado no Banco 0. Poderíamos ser levados a pensar que, para aumentar a memória para 16 MB, basta instalar mais um módulo de 8 MB no Banco 1. Entretanto, a tabela mostra que nesta expansão, o segundo módulo de 8 MB deve ser instalado no Banco 2, e não no Banco 1. Dependendo da placa de CPU usada, pode ser válida a configuração de 16 MB na qual os bancos 0 e 1 são equipados com módulos de 8 MB. A única forma de ter certeza é consultando a tabela. Muitos manuais não apresentam esta tabela de forma explícita, apenas apresentam regras para seu preenchimento. Por exemplo, um manual de uma determinada placa de CPU traz as seguintes instruções: SIMM Modules Installation The SIS 486 PCI/ISA motherboard can be expanded from 1 MB up to 256 MB by using 256 kB, 1 MB, 2 MB, 4 MB, 8 MB, 16 MB, 32 MB and 64 MB of 72 pin SIMM modules. “Free Table” feature is offered for main memory configuration. The product works with one SIMM plugs into any SIMM sockets. Neste exemplo o manual indica que podem ser usados módulos de 72 vias, de 256 kB até 64 MB, em qualquer um dos soquetes. Desta forma, a expansão de memória fica extremamente fácil. Defeito: Certas placas de CPU 486/586 que suportam memórias EDO possuem no CMOS Setup um item para indicar o tipo de memória instalada, FPM ou EDO. Se este item estiver configurado de forma errada, a memória não funcionará corretamente, e o PC apresentará vários travamentos. Se você instalou memórias e o PC passou a apresentar tais problemas, verifique como está configurado este item. Placas de CPU Pentium (chipset i430FX ou superior) não necessitam desta configuração, pois podem operar com memórias de tipos diferentes, desde que instaladas em bancos diferentes. Expansão mista com SIMM/30 e SIMM/72 Essas placas foram muito comuns em 1994, a até meados de 1995, época em que começou a diminuir o uso dos módulos de 30 vias e aumentar o uso dos módulos de 72 vias. Em sua maioria eram placas de CPU 486 e 386DX. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-27 Algumas poucas placas de CPU 586 chegaram também a apresentar este layout de memória. Quem possuir uma placa de CPU 386DX ou 486 desta época, provavelmente fará a expansão através da instalação de um ou dois módulos de 72 vias, já que os de 30 vias não são mais encontrados à venda. Mesmo assim, mostraremos este tipo de expansão com ambos os tipos de módulos. Essas placas de CPU normalmente possuem 6 soquetes para módulos de memória, como mostra a figura 19. Figura 24.19 Bancos de memória usando módulos de 30 e de 72 vias. Em se tratando de 386DX e 486, a memória opera com 32 bits. Um único módulo de 72 vias forma um banco como é o caso dos bancos 0 e 1 na figura 19. Da mesma forma, 4 módulos de 30 vias completam os 32 bits necessários para formar um banco, como é o caso do banco 2 da figura 22. Assim como ocorre com todas as placas de CPU, os manuais deste tipo de placa trazem tabelas de configurações de memória, como a que exemplificamos na figura 20. Observe que neste exemplo, os bancos estão sendo chamados de Bank 0A, Bank 0B e Bank 1. Esta mesma figura exemplifica a instalação de um módulo de 72 vias com 8 MB. Figura 24.20 Tabela de configurações de memória de uma placa de CPU que usa módulos de 30 e de 72 vias. Observe que no exemplo da figura 20, ao invés dos bancos serem chamados de 0, 1 e 2, são chamados de: 24-28 Bank 0A: Bank 0B: Bank 1: Hardware Total 30 vias 72 vias 72 vias A razão de terem sido usados os termos 0A e 0B é que na verdade ambos formam um único banco. Esta placa, assim como a maioria das placas que usam módulos mistos, pode ter o Banco 0 preenchido com 4 módulos de 30 vias (neste caso seria chamado de 0A), ou com um módulo de 72 vias (sendo chamado de 0B). Ao preencher o Banco 0A, não podemos preencher o Banco 0B, e vice-versa. Observe que a própria tabela da figura 20 mostra esta condição. Todas as configurações que usam o Banco 0A mantém o Banco 0B vazio, e todas as que usam o Banco 0B mantém o 0A vazio. Esta tabela traz ainda mais uma informação: um jumper J15, deve ser ligado em 1-2 ou 2-3 conforme esteja sendo usado o Banco 0A ou o Banco 0B. Sem consultar o manual da placa de CPU seria virtualmente impossível adivinhar a utilização deste jumper. No exemplo da figura 20, instalamos um módulo de 8 MB no Banco 0B, e o jumper está ligado na posição 2-3 para indicar a utilização deste banco. Outras placas de CPU podem não possuir jumper indicador do banco usado, e outras podem possuir outros jumpers com outras finalidades, como por exemplo, a indicação da capacidade da memória. Por exemplo, existem placas que precisam que um jumper seja configurado em uma determinada posição caso estejam sendo usados módulos de 2 MB ou 8 MB, e em outra posição para os demais tipos de módulos. Tomando como base a figura 20, façamos agora uma expansão de 8 MB para 16 MB. De acordo com a tabela, vemos que uma das formas de completar 16 MB é instalando módulos de 8 MB nos bancos 0B e 1. Como já temos um módulo de 8 MB no Banco 0B, basta adicionar um módulo de 8 MB no Banco 1. Ficaremos com a configuração mostrada na figura 21. Observe que a placa deste exemplo não aceita uma expansão de 8 MB para 24 MB, através da instalação de um módulo adicional de 16 MB, porém, outras placas poderão aceitar tal configuração. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-29 Figura 24.21 Expandindo de 8 MB para 16 MB. A figura 22 mostra o exemplo de outra expansão, no qual estavam instalados originalmente 4 MB (4 módulos SIMM/30 com 1 MB cada) e foi adicionado um módulo SIMM/72 com 8 MB, completando assim 12 MB. Figura 24.22 Memória expandida de 4 MB para 12 MB. Defeito: Neste tipo de expansão é muito comum ter problemas devido a existir um módulo SIMM/72 instalado em um banco que entra em conflito com os módulos SIMM/30. Normalmente existem indicados na placa, nomes como Bank 0A e Bank 0B, o que indica que não podemos preencher ambos ao mesmo tempo. Defeito: Outro problema que pode ocorrer nesta expansão é o esquecimento da configuração do jumper que define o tipo e/ou a capacidade dos módulos de memória. É preciso consultar o manual da placa de CPU para configurar corretamente este jumper. Expansão em 286 e 386SX Mostraremos agora como expandir a memória em PCs 286 e 386SX, muito comuns entre 1990 e 1992, porém daremos ênfase apenas à expansão usando módulos SIMM de 30 vias. Os outros tipos de memória mais antigos (SIPP e DIP) são minoritários nesses tipos de placa, e não serão citados neste livro. 24-30 Hardware Total Muitas dessas placas permitiam instalar uma memória de até 5 MB, como a deste exemplo. Essas placas possuem dois bancos de memória, sendo cada um deles formado por dois módulos SIMM de 30 vias, conforme mostra a figura 23. Figura 24.23 Dois bancos de memória SIMM de 30 vias, conforme encontrados na maioria das placas baseadas no 286 e no 386SX. O 286 e o 386SX exigem memórias de 16 bits. Por isso, cada banco é formado por dois módulos. Você encontrará algumas placas de CPU 286 e 386SX que só aceitam módulos SIMM/30 com 256 kB ou 1 MB. Outras aceitam ainda módulos de 4 MB. Não existem placas de CPU 286 e 386SX capazes de aceitar mais de 16 MB, pois esta é a maior quantidade de memória que esses processadores podem endereçar. A seguir vemos o exemplo de uma tabela de configurações de memória de uma placa que aceita apenas módulos de 256 kB e 1 MB. Neste caso, a memória máxima que pode ser instalada é 4 MB. Algumas dessas placas possuíam, além dos soquetes para módulos SIMM, mais 1 MB de RAM com o encapsulamento DIP. Nesse caso, podiam chegar até 5 MB. BANK 0 256 kB 256 kB 1 MB 1 MB 1 MB BANK 1 256 kB 256 kB 1 MB Memory Size 512 kB 1 MB 2 MB 2.5 MB 4 MB Na figura 23 temos o exemplo da instalação de 2 MB, formados por dois módulos de 1 MB no Banco 0. Podemos expandir a memória para 4 MB através da instalação de mais dois módulos de 1 MB no Banco 1. A seguir temos o exemplo de tabela de configurações de memória de uma outra placa que suporta módulos de 4 MB. BANK 0 256 kB 256 kB 1 MB 1 MB 1 MB BANK 1 256 kB 256 kB 1 MB Memory Size 512 kB 1 MB 2 MB 2.5 MB 4 MB Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 4 MB 4 MB 4 MB 4 MB 256 kB 1 MB 4 MB 24-31 8 MB 8.5 MB 10 MB 16 MB Não siga essas tabelas à risca, e sim, consulte a tabela de configurações de memória existente no manual da placa de CPU. Caso você não possua o manual, tente usar as tabelas acima, pois são válidas para a maioria dessas placas. CMOS Memory Size Mismatch Muitas placas de CPU ao detectarem que a memória foi expandida (ou mesmo reduzida), apresentam a seguinte mensagem logo no início do processo de boot: CMOS Memory Size Mismatch Press F1 to run Setup Não se trata de uma mensagem de erro. O que ocorre é que o BIOS detectou uma alteração na quantidade de memória instalada. O BIOS exige que façamos uma confirmação de que realmente esta alteração é válida. Para isto basta ativar o CMOS Setup e usar o comando Save and Exit, sem realizar nenhuma alteração nos demais valores existentes no CMOS Setup. Ao fazermos isto, será automaticamente registrada a nova quantidade de memória, e a mensagem “CMOS Memory Size Mismatch” não aparecerá mais. Erros na expansão de memória Alguns motivos podem levar ao insucesso na expansão da memória. Se isto ocorrer com você, esfrie a cabeça e cheque os pontos discutidos a seguir: Uso de módulos errados Existem erros grosseiros que, ao ocorrerem, inviabilizam totalmente o funcionamento das memórias. São eles:    Uso de módulos com a capacidade errada Uso de módulos do tipo errado (FPM / EDO / SDRAM) Uso de módulos com a velocidade errada Quando esses erros ocorrem, a memória não funciona. Apenas no caso da velocidade errada (memórias mais lentas que o recomendado), é possível realizar ajustes no CMOS Setup, fazendo com que os ciclos de acesso à 24-32 Hardware Total DRAM sejam mais demorados, permitindo o funcionamento das memórias. Esta não é uma boa solução, pois reduz o desempenho do computador. Existem ainda algumas situações nas quais a memória em geral funciona, mas cuja prática deve ser evitada, pois existe a possibilidade das memórias não funcionarem:    Mistura de memórias com paridade e sem paridade no mesmo banco Mistura de memórias de fabricantes diferentes no mesmo banco Mistura de memórias mais lentas e mais rápidas no mesmo banco Portanto, para garantir o sucesso da expansão, você deve exigir módulos idênticos, para que o novo banco instalado não fique com módulos diferentes. Mau contato na conexão As novas memórias podem não funcionar pelo fato de terem sido mal encaixadas nos seus soquetes. O encaixe deve ser feito cuidadosamente para que fique perfeito, evitando mau contato. O mau contato pode ocorrer tanto nas memórias como nos seus soquetes. Algumas vezes os contatos dos módulos de memórias podem ter mau contato devido à oxidação ou devido à gordura resultante do toque com as mãos. Uma forma simples de solucionar o problema é passar uma borracha (das usadas para apagar escritas a lápis ou caneta) em ambos os lados dos contatos de cada módulo. A seguir limpamos os resíduos da borracha, usando um pano seco, mas evitando esfregar de forma exagerada. Para remover mau contato dos soquetes, precisamos aspirar a poeira usando um micro-aspirador de pó, e aplicar spray limpador de contatos eletrônicos. Ajustes no CMOS Setup O CMOS Setup possui controles para a velocidade de acesso à memória DRAM. Quando a memória é mais lenta, devemos dar mais tempo para essas operações. Isto normalmente é feito em um comando chamado “DRAM Cycle” ou similar. No caso de memórias FPM e EDO, podem existir opções como: 7-4-4-4 6-3-3-3 6-2-2-2 Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-33 A regra geral é que quando usamos números maiores, as operações de leitura e escrita na DRAM serão mais demoradas, dando tempo suficiente para que as memórias mais lentas possam funcionar (embora o desempenho do PC seja reduzido). Por outro lado, ao usarmos memórias mais velozes podemos diminuir os números usados nos ciclos de acesso às memórias. O computador ficará mais veloz, porém se as memórias não forem suficientemente rápidas, seu funcionamento poderá ficar instável, apresentando travamentos. O procedimento mais comum é usar um meio termo entre o acesso mais lento e o mais rápido. Portanto, entre as três opções acima, seria usada por default, a “6-3-3-3”. Se você fez uma expansão com memórias SDRAM, DDR SDRAM ou RDRAM, use no CMOS Setup o comando DRAM Configuration by SPD. Isso fará com que o acesso à memória seja feito com a velocidade adequada a cada módulo. Memórias danificadas Se você já checou os três itens indicados acima e as memórias continuam apresentando erros, é provável que alguma delas esteja defeituosa. Esta situação é perfeitamente possível, já que muitos vendedores tocam os chips e os contatos metálicos das memórias com as mãos, não tomando os cuidados devidos com a eletricidade estática. Como resultado, os chips de memória podem ser total ou parcialmente danificados. O erro pode se manifestar assim que o computador for ligado, ou pior ainda, pode ser apresentado de forma intermitente. Pode ainda ocorrer o bom funcionamento das memórias durante algumas semanas ou meses, para depois surgir o defeito. Nunca toque com as mãos os contatos metálicos das memórias. É conveniente fazer um check-up nas novas memórias usando um programa de diagnóstico de hardware. Expansão da cache externa Processadores modernos possuem a memória cache L2 embutida. Já os processadores para o Socket 7 e anteriores (até o K6-III) utilizam nas suas placas de CPU, memória cache externa. Em muitos casos, esta cache pode ser expandida, de acordo com as instruções do manual da placa de CPU. Aumentando a quantidade de memória cache, temos um aumento no desempenho, mas este aumento não é proporcional à quantidade de memória cache instalada, e sim, assintótico, como mostra a tabela abaixo. 24-34 Tamanho total da cache % do (L1 + L2) máximo 0 kB 20% 16 kB 60% 256 kB 80% 512 kB 90% 1024 kB 95% 2048 kB 97,5% 4096 kB 98,75% Hardware Total desempenho As porcentagens desta tabela não devem ser seguidas à risca. São valores hipotéticos que servem para ilustrar como o desempenho e o tamanho da cache estão relacionados. Pequenas quantidades de memória cache são suficientes para que o processador consiga desenvolver uma porcentagem significativa do seu desempenho máximo. Entretanto, aumentando a quantidade de cache de um valor grande para outro valor ainda maior produz um aumento muito pequeno no desempenho. Esses argumentos seriam suficientes para provar que não vale a pena expandir a memória cache. Por outro lado, quando escolhemos por exemplo, um processador K6 de 300 MHz ao invés de um com 233 MHz, queremos ter o desempenho digno de um processador de 300 MHz, caso contrário usaríamos um processador de 233 MHz, que é inclusive mais barato. Se a quantidade de memória cache não for razoável (512 kB, no mínimo), parte do desempenho do K6 de 300 MHz será colocado a perder. Um K6 de 233 com 1 MB de cache pode ficar quase tão veloz quando um K6-300, equipado com apenas 256 kB de cache. É desejável portanto ter instalada a maior quantidade de memória possível. Na maioria dos casos, esta decisão só pode ser tomada na ocasião da compra. Isto ocorre particularmente com as placas de CPU modernas. Nessas placas as memórias SRAM que formam a cache de nível 2 são soldadas, e não permitem expansão. Você encontrará entretanto placas de CPU mais antigas (1995-1997), nas quais a memória cache pode ser expandida, ou através da instalação de um módulo COAST, ou através de chips SRAM de encapsulamento DIP. Tanto os chips de SRAM como os módulos COAST só são encontrados atualmente no mercado de peças de segunda mão. A figura 24 mostra alguns chips de memória SRAM com encapsulamento DIP. Eram muito usados para formar a cache de PCs 486 e 586. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-35 Figura 24.24 Memórias SRAM com encapsulamento DIP. A placas de CPU modernas apresentam a memória cache formada por chips SRAM com o encapsulamento QFP (Quad Flat Package), como o mostrado na figura 25. Em muitos casos, essas memórias são soldadas diretamente na placa de CPU. Em outros casos, fazem parte de módulos COAST. Figura 24.25 Memórias SRAM com encapsulamento QFP. A figura 26 mostra um módulo COAST. As placas de CPU Pentium produzidas entre 1995 e 1997 em geral possuem um soquete especial para a instalação de um módulo COAST, como mostra a Figura 27. Algumas placas de CPU 486 e 586 de fabricação mais recente também possuem um soquete para a instalação de um módulo COAST. Figura 24.26 Um módulo de memória COAST. 24-36 Hardware Total Figura 24.27 Soquete para instalação de um módulo COAST. Defeito: Os chips que formam a cache são extremamente sensíveis à eletricidade estática. Um pequeno toque com as mãos pode danificá-los! Podemos encontrar diversas situações no que diz respeito à expansão de memória cache:      Placas Placas Placas Placas Placas que não possuem cache e nem admitem sua instalação que não possuem cache mas possuem local para instalação que não admitem expansão da cache que admitem expansão da cache por troca de chips SRAM que admitem expansão da cache por adição de chips SRAM Você precisará do manual da placa de CPU para confirmar qual é o caso que se aplica. Em geral, esta expansão não pode ser feita quando o manual da placa de CPU não está disponível, pois quase sempre é preciso alterar o posicionamento de jumpers da placa de CPU em função da quantidade de memória cache instalada. Existem entretanto exceções. Muitas placas de CPU Pentium são capazes de detectar, por exemplo, se o módulo COAST instalado é de 256 kB ou 512 kB. Vejamos agora exemplos de expansão de cache, nos casos em que ela é possível. Placas sem cache mas com local para instalação Quando uma placa de CPU não possui a memória cache instalada, o processador passa a contar apenas com sua cache de nível 1, em geral de 8 kB, 16 kB 32 kB ou 64 kB, dependendo do processador. São raros os casos de placas de CPU para 486, 586 e Pentium que não permitem a instalação de cache externa. Na quase totalidade dos casos em que a cache externa está ausente, a placa de CPU possui soquetes vazios para a sua instalação. Muitas placas de CPU Pentium possuem a memória cache formada por um único Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-37 módulo COAST, que pode ser de 256 kB ou 512 kB. Ao comprar uma placa de CPU Pentium com esta característica, o usuário deve comprar juntamente o módulo COAST apropriado. Vejamos agora um exemplo de expansão, usando instruções retiradas do manual de uma placa de CPU. External Cache Configuration This mainboard supports a cache module socket you can install pipeline burst or assynchronous SRAM on a cache module in cache module slot, the cache module size can upgrade from 256 kB to 512 kB. Cache Type Assynchronous Size 256 kB 512 kB Pipelined Burst 256 kB 512 kB Data Chip Size 32k x 8, 8 pcs 64k x 8, 8 pcs 32k x 32, 2 pcs 32k x 32, 4 pcs Tag Chip Size 8k x 8, 16k x 8 or 32k x 8, 1 pc 16k x 8 or 32k x 8, 1 pc 8k x 8, 16k x 8 or 32k x 8 16k x 8 or 32k x 8 Uma informação importante que não está explícita é que não é preciso alterar o posicionamento de jumpers para indicar nem o tipo nem a capacidade da memória cache instalada. Tome cuidado, pois existem placas que necessitam que seus jumpers sejam configurados de acordo com a cache instalada. Vamos interpretar essas informações, que podem a princípio parecer confusas. Na verdade, existe mais informação que o necessário. Poderíamos simplificar bastante, dizendo apenas que pode ser instalado um módulo COAST, que pode ser de 256 kB ou 512 kB, do tipo Assíncrono ou Pipelined Burst. A melhor opção é exigir um módulo COAST de 512 kB, do tipo Pipelined Burst. A tabela mostra as 4 opções de módulos COAST, e apresenta ainda a indicação das capacidades dos chips que formam cada módulo. Esta informação não é necessária, basta que o usuário especifique o tipo e a capacidade do módulo. Apenas como curiosidade, falemos sobre os chips existentes nesses módulos. Uma memória cache, seja qual for o tipo, é formada por dois grupos de memórias SRAM: Data e Tag. O grupo Data, é aquele que abrange a memória que mantém os dados lidos da DRAM, sendo formado por 2, 4 ou 8 chips SRAM com a mesma capacidade. Por exemplo, 4 chips SRAM de 128 kB são usados em uma cache de 512 kB. Existe ainda um chip SRAM adicional, chamado de Tag, que não serve para armazenar dados que serão lidos pelo processador, e sim, para permitir o controle da memória cache. 24-38 Hardware Total Através desta área de controle é possível determinar, por exemplo, a que áreas da DRAM correspondem os dados existentes na cache. Defeito: Quando a expansão de cache é feita quando a placa de CPU já tem muito tempo de uso, é comum a ocorrência de maus contatos nos soquetes onde a cache será instalada. Convém fazer uma limpeza de contatos nesses soquetes antes de instalar a cache. Veja agora as instruções existentes no manual de uma outra placa de CPU, bem mais simplificadas: Cache Memory The Pentium microprocessor includes 16 kB of cache on chip. The core chip set includes a cache controller that supports secondary write-back cache memory. The system board includes a Card Edge Low Profile (CELP) socket that accepts a secondary cache memory module of 256 kB or 512 kB, using either assynchronous or pipelined burst cache. Esta placa também apresenta um soquete para módulo COAST de 256 kB ou 512 kB, do tipo assíncrono ou Pipelined Burst. Existem algumas placas de CPU 486 e 586 sem a memória cache instalada. Normalmente essas placas têm a memória cache formada por um módulo. Esses módulos podem ser vendidos separadamente, e as placas podem ser vendidas com ou sem este módulo instalado. Existem algumas placas de CPU 486/586 que possuem dois chips “falsos”. Quando o PC é ligado, ao invés de aparecer na tela a indicação do tamanho da cache L2, aparece apenas: External Cache: WriteBack Isto indica que apenas a cache L1 (interna ao processador, do tipo WriteBack) está presente. Se for o caso, compre um módulo COAST “para 486”. Figura 24.28 Cache falsa em uma placa de CPU 486/586. A confusão entre módulo COAST para Pentium e para 486 é muito comum. Em geral os módulos para 486 possuem 256kB, formados por 8 chips iguais, e mais um que funciona como Tag RAM. Os módulos COAST para Pentium normalmente possuem, em uma ou em ambas as faces, dois ou três Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-39 chips de encapsulamento QFP. A figura 29 mostra esses dois tipos de módulos. Figura 24.29 Módulos COAST para 486/586 e para Pentium. Placas que admitem expansão por troca de chips Assim como ocorre com a memória DRAM, a expansão da cache pode ser feita através do adicionamento de memórias, mas quase sempre é feita através da substituição de memórias SRAM de menor capacidade por outras de maior capacidade. A figura 30 mostra uma placa de CPU 486 que possui 4 soquetes para instalação de cache. Podem ser usadas memórias SRAM de 32 kB, 64 kB ou 128 kB, totalizando assim 128 kB, 256 kB ou 512 kB de cache, respectivamente. Apenas por inspeção visual da placa, não podemos garantir que a cache possa ser aumentada. Nunca experimente retirar por conta própria os chips SRAM de uma placa de CPU para instalar outros de maior capacidade, a menos que o manual apresente instruções a respeito. No caso da placa de figura 30, existem no manual, instruções relativas à instalação da cache, como mostra a tabela a seguir. Cache Size 128 kB 256 kB 512 kB Tag RAM (U22) 8k x 8 32k x 8 32k x 8 Cache RAM (U18-U21) 32k x 8 64k x 8 128k x 8 JP17 1-2 2-3 1-2 JP18 1-2 1-2 2-3 JP19 1-2 2-3 2-3 JP37 1-2, 3-4 1-2, 3-4 1-2, 3-4 24-40 Hardware Total Figura 24.30 Layout de uma placa de CPU que admite a instalação de 128 kB, 256 kB ou 512 kB, de acordo com a capacidade dos 4 chips SRAM instalados (veja na parte inferior direita da placa, onde está indicado “CACHE”). Alguns jumpers devem ser posicionados de acordo com a quantidade de cache instalada. Esta é uma característica de praticamente todas as placas que utilizam cache formada por chips de encapsulamento DIP. Dependendo do tipo de expansão, é preciso trocar não apenas os chips que formam a área de dados da cache (Data RAM ou Cache RAM), mas também, o responsável pelo controle do acesso (Tag RAM). Por exemplo, para expandir a cache de 128 kB para 256 kB é preciso trocar o chip Tag, de 8 kB para 32 kB (no exemplo, U22). Sem o manual da placa de CPU não é possível saber se a cache pode ser aumentada, e tampouco saber quais jumpers devem ser posicionados. Muitas placas de CPU Pentium apresentam um único soquete para a instalação de um módulo COAST, que pode ser de 256 kB ou 512 kB. A expansão de 256 kB para 512 kB é feita através da substituição de um módulo de 256 kB por outro de 512 kB. Em geral este tipo de expansão não requer alterações nos jumpers, nem no CMOS Setup. As placas são capazes de detectar automaticamente a quantidade e o tipo de cache instalada. De qualquer forma, consulte o manual da placa de CPU, pois é nele onde estará a palavra final sobre esta expansão. Expansão da cache por adição de chips Este tipo de expansão pode ser vantajoso, já que seu custo é menor, pois não necessita que a cache original seja removida. Podemos encontrar, por Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-41 exemplo, placas com 128 kB de cache, mas com soquetes vazios para a instalação de mais 128 kB, totalizando assim 256 kB. Encontramos também placas que possuem 256 kB de cache, mas com soquetes vazios para a instalação de mais 256 kB, totalizando assim 512 kB. Vários cuidados devem ser tomados neste tipo de expansão. Um deles é no que diz respeito à Tag RAM. Em alguns casos, é preciso trocar a Tag RAM na expansão. Em outros casos, o Tag RAM já possui capacidade suficiente para operar com diferentes quantidades de memória cache. O manual da placa de CPU sempre traz informações a este respeito. Vejamos o exemplo de uma certa placa de CPU 486 que pode operar com 64, 128 ou 256 kB de cache, dependendo dos chips SRAM instalados. Esta placa utiliza chips SRAM com o encapsulamento DIP. *** 35% *** Figura 24.31 Layout de uma placa de CPU 486. A figura 31 mostra o layout desta placa de CPU. Observe que existem dois bancos (BANK 0 e BANK 1) para instalação de cache. São também indicados os jumpers que precisam ser posicionados em função das memórias instaladas. Esta é uma característica das placas que usam memória cache com encapsulamento DIP. No manual desta placa, existem as instruções abaixo: SRAM Installation The motherboard can support cache from 64k to 256k bytes. Any of 8Kx8, 16Kx8 or 32Kx8 can be used on the motherboard. Cache Configuration Size Cache Size Tag RAM Data RAM JP1 JP2 JP3 JP4 JP30 24-42 Hardware Total 64K 8Kx8 (U11) Bank 0,1 8Kx8 (U1-U4) and (U7-U10) 128K 8Kx8 (U11) Bank 0 32Kx8 (U1-U4) 256K 32Kx8 (U11) Bank 0,1 32Kx8 (U1-U4) and (U7-U10) 256K 16Kx8 (U11) Bank 0,1 32Kx8 (U1-U4) and (U7-U10) Digamos que a placa esteja equipada com 128 kB de cache, instalados de acordo com a tabela, como mostra a figura 32. De acordo com a tabela acima, estão instalados chips SRAM de 32 kB no Banco 0, e uma Tag RAM de 8 kB. *** 35% *** Figura 24.32 Instalados 128 kB de cache. De acordo com a tabela de configurações de cache para esta placa, para formar 256 kB de cache é preciso preencher também o Banco 1 com chips de 32 kB e substituir a Tag RAM por um chip de 16 ou 32 kB. Também é preciso posicionar os jumpers JP1, JP2, JP3, JP4 e JP30. Adquirimos então 5 Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-43 chips SRAM de 32kBx8 (incluindo uma Tag RAM de 32 kB) para realizar esta instalação. Ficamos portanto com a configuração mostrada na figura 33. *** 35% *** Figura 24.33 Instalados 256 KB de cache. Além disso, é preciso posicionar os jumpers de acordo com a tabela: JP1: JP2: JP3: JP4: JP30: 2-3 1-2 on on 2-3 Em placas que utilizam dois bancos de cache, como no exemplo que acabamos de descrever, um cuidado adicional deve ser tomado. Devemos evitar usar em bancos diferentes, chips de fabricantes diferentes, pois muitas vezes este tipo de configuração não funciona. Apenas quando ambos os bancos são do mesmo fabricante podemos ficar totalmente seguros de que a expansão será um sucesso. Entretanto, existe um método que normalmente pode ser usado, mesmo quando os fabricantes são diferentes. Suponha que os 8 chips que formam os 256 kB da figura 33 sejam dos fabricantes A e B. Se esses chips forem dispostos da forma: AAAA BBBB Existe uma grande chance da expansão não funcionar. Entretanto, podemos remanejar esses chips da seguinte forma: AABB AABB 24-44 Hardware Total Apesar de também não ser totalmente garantido o funcionamento, esta disposição tem grande possibilidade de funcionar, mesmo com chips de fabricantes diferentes, coisa que não ocorre quando os bancos diferentes são preenchidos com chips de fabricantes diferentes. A razão desta incompatibilidade de chips de fabricantes diferentes pode ser facilmente explicada, com a ajuda da figura 33. Observe por exemplo os chips U1 e U7. Esses chips trabalham “em paralelo”, mas em instantes alternados. Quando U1 está sendo acessado, U7 está desligado. Para que U7 seja acessado, U1 é desligado. Ocorre que se os fabricantes forem diferentes, U1 pode demorar um pouco mais a ser desligado antes que U7 seja ligado, e por um instante, é possível que U1 e U7 estejam ligados simultaneamente. O resultado é que o dado lido da cache seria inválido. Se os dois chips fossem do mesmo fabricante, estaria garantido que o tempo de desligamento de um deles seria sempre inferior ao tempo de ligamento do outro, garantindo que sempre no instante em que um deles fosse ligado, o outro já estaria desligado. Defeito: A incompatibilidade entre chips SRAM de fabricantes diferentes é uma das principais razões de fracasso na expansão da cache. A disposição de chips como mostrado acima soluciona este tipo de problema. A figura 34 mostra o layout de uma placa de CPU Pentium, no qual podemos identificar os chips U22 e U23 que formam a cache de 256 kB, e ainda o soquete para a instalação de um módulo COAST com mais 256 kB, totalizando 512 kB. Figura 24.34 Layout de uma placa de CPU Pentium. O manual desta placa de CPU traz as seguintes instruções: SRAM Installation The motherboard is built-in 256 kB Pipelined Burst SRAM on board and provides a SRAM module in COAST slot for further expansion. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-45 The on board TAG SRAM (location U24) is for on board SRAM only. The upgraded Pipeline burst SRAM module must use the kind of module with TAG SRAM. System Memory Combinations Options SRAM TYPE SRAM SIZE On board 256 kB COAST module 256 kB DATA SRAM 32Kx32, 2 pcs 32Kx32, 2 pcs TAG SRAM 8Kx8, 16Kx8 or 32Kx8 8Kx8, 16Kx8 or 32Kx8 De acordo com as indicações deste fabricante, a expansão de 256 kB para 512 kB é feita através de um módulo COAST de 256 kB. Expansão da CPU Uma das formas mais eficazes de aumentar a velocidade de um computador é instalando um novo processador. Todas as placas de CPU modernas são projetadas para operar com processadores de diversas velocidades. Uma placa de CPU inicialmente equipada com um Pentium III/600 pode receber posteriormente, digamos, um Pentium III/1000. Note entretanto que nem sempre o processador será suficiente para aumentar o desempenho de um computador. Um PC pode apresentar um baixo desempenho em gráficos 3D pelo fato de utilizar uma placa de vídeo obsoleta. Pode apresentar lentidão em diversas situações pelo fato de apresentar pouca memória. Quando um PC torna-se muito lento em certas ocasiões, fazendo muitos acessos a disco (veja o LED de acesso ao HD) quando na verdade não deveria estar acessando tantos arquivos, a lentidão pode estar sendo causada pela baixa quantidade de memória, obrigando o sistema operacional a utilizar a memória virtual. Figura 24.35 Monitorando a quantidade de memória. Para tirar a dúvida, use o programa Monitor do Sistema, mostrado na figura 35. Este programa está no menu de utilitários do Windows. Se não o 24-46 Hardware Total encontrar, instale-o, usando Painel de Controle / Adicionar e Remover programas / Instalação do Windows / Ferramentas do Sistema / Monitor do Sistema. Use o o comando Editar / Adicionar itens, e indique os dois itens: Gerenciador de memória: Arquivo de permuta em uso Gerenciador de memória: Memória física não usada O computador torna-se lento por falta de memória quando a memória física não usada chega ao valor zero e o tamanho do arquivo de permuta em uso cresce à medida em que são usados novos programas e que são abertos novos arquivos. Se a lentidão estiver ligada a esses dois fatores, não adianta instalar um novo processador. O problema é falta de memória. Processadores suportados Ao decidir instalar um novo processador, precisamos identificar quais são os modelos suportados pela placa de CPU. Para isto consultamos inicialmente o seu manual. Podemos ter instalado, por exemplo, um Pentium III/550, e o manual indicar que pode ser instalado no máximo um Pentium III/733. Se este processador for suficientemente veloz para nossas necessidades, podemos fazer a sua instalação. Se quisermos um processador ainda mais veloz, devemos consultar o site do fabricante da placa de CPU e verificar se existem informações atualizadas, com indicações de processadores mais novos. Figura 24.36 O manual da placa de CPU indica no máximo o Pentium III/733. A figura 36 mostra o exemplo da placa de CPU Asus P3V4X. É indicado que o processador mais veloz suportado é o Pentium III/733. No site do fabricante entretanto podemos saber se processadores mais novos podem ser usados. Para esta mesma placa, encontramos (figura 37) instruções para instalar um Pentium III de 866, 933 e até (não mostradas na figura) 1000 Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-47 MHz. Em alguns casos pode ser preciso realizar atualizações de BIOS para que os novos processadores sejam usados. Também é preciso checar a versão da placa (PCB Revision). As primeiras unidades produzidas podem realmente apresentar problemas com processadores mais novos, não disponíveis na época da sua fabricação. Eventuais problemas são corrigidos e são lançadas novas versões da placa. Portanto, para ter certeza absoluta de que um novo processador realmente pode ser usado é preciso buscar informações no manual da placa de CPU, bem como no site do seu fabricante. Figura 24.37 No site do fabricante existem instruções para o uso de processadores mais velozes, de 866, 933 e 1000 MHz. Trocar um processador antigo por um outro mais novo da mesma família, com clock 20, 30, 40% maior, dificilmente trará melhoramentos. Não vamos portanto notar muita diferença entre um Celeron/466 e um Celeron/633, nem entre um Pentium III/550 e um Pentium III/733. É vantagem trocar Celeron por Pentium III, assim como trocar Duron por Athlon. Para ter um bom ganho de velocidade é também recomendável que o clock do novo processador seja substancialmente mais elevado que o do antigo. Por exemplo, passar do patamar de 500 para 900 MHz trará um bom melhoramento. Placas que reconhecem automaticamente o processador Instalar um novo processador é uma tarefa tão simples quanto foi instalar o antigo processador. É preciso configurar a placa de acordo com o processador que está sendo instalado. Isto significa indicar:    Voltagem interna Clock externo Clock interno Os processadores modernos indicam automaticamente para a placa de CPU, a voltagem interna que necessitam para funcionar. Da mesma forma indicam o multiplicador que aplicado sobre o clock externo, resultam no valor do clock interno. Por exemplo, um Pentium III/1000 opera com clock externo de 133 MHz e multiplicador 7.5x. Muitos processadores modernos são “travados” no que diz respeito ao multiplicador, mas são flexíveis no que diz 24-48 Hardware Total respeito ao clock externo. Um Pentium III/1000 requer um clock externo de 133 MHz, mas este valor não é obrigatório. Usuários adeptos do overclock programam suas placas de CPU para operarem com clock externos mais elevados. Em geral as placas de CPU possuem jumpers que devem ser configurados de acordo com o clock externo exigido pelo processador. Graças ao reconhecimento automático da voltagem e do clock interno (multiplicador travado), instalar um novo processador pode requerer apenas um eventual ajuste no clock externo, caso o novo processador opere com um clock externo diferente do utilizado pelo antigo processador. Placas que requerem reconfiguração de jumpers Placas de CPU antigas podem requerer que não apenas o clock externo do novo processador seja configurado, mas também o clock interno (multiplicador) e a voltagem. Este é tipicamente o caso dos processadores para o Socket 7 (Pentium, Pentium MMX, K6, K6-2, K6-III, etc.). Esses processadores não informam à placa de CPU a voltagem de que necessitam, por isso normalmente precisamos indicar esta voltagem através de jumpers quando instalamos um novo processador. O clock externo do novo processador também precisa ser indicado, assim como o multiplicador que resultará no clock interno correto. Por exemplo, ao trocarmos um K6-2/350 por um K6-2/550, temos que alterar o multiplicador de 3.5x para 5.5x. Ambos os processadores utilizam o mesmo clock externo de 100 MHz. A voltagem precisará ser corrigida, de acordo com a indicação na face superior do novo processador. Instalando uma nova placa de CPU Quando não é viável aumentar a velocidade de um computador através da instalação de um novo processador, devemos trocar a placa de CPU por uma mais moderna, e já equipada com um processador mais veloz. Por exemplo, se você comprou um PC equipado com o processador AMD K62/550, não poderá instalar na sua placa de CPU um processador mais veloz. A plataforma Super 7 (Soquete 7 com barramento de 100 MHz e slot AGP) foi descontinuada, o K6-2/550 foi o seu último processador. A única forma de instalar um processador mais veloz é mediante a instalação simultânea de uma nova placa de CPU. A instalação de uma nova placa de CPU é uma operação mais cara que a troca pura e simples do processador, mas traz diversas vantagens, entre as quais citamos: Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo     24-49 Suporte a processadores mais velozes Suporte a memórias mais velozes Suporte a discos rígidos mais velozes Menores chances de incompatibilidade com novos softwares Trocar uma placa de CPU é uma operação bem parecida com a montagem de um computador. Ao trocarmos uma placa de CPU, estamos na verdade desmontando um computador e montando-o novamente com uma nova placa. As placas de expansão originais poderão ser aproveitadas, desde que existam slots apropriados na nova placa de CPU. A maioria das placas de CPU de fabricação recente não possuem slots ISA, portanto se no seu PC original existem placas de expansão ISA, procure uma nova placa de CPU que também tenha esses slots, ou então será preciso trocar também as placas de expansão por modelos PCI. Muitos usuários e técnicos, ao trocarem a placa de CPU, aproveitam para formatar o disco rígido e reinstalar o sistema operacional e demais softwares. Este procedimento está correto, mas não é preciso ter tanto trabalho. Podemos manter todos os softwares instalados. O próprio Windows é capaz de detectar e instalar os dispositivos da nova placa de CPU. Apenas poderá ser preciso instalar os drivers da nova placa de CPU. Esses drivers estão no CD-ROM que acompanha a nova placa de CPU. Trocar a placa de CPU e deixar o Windows detectar os dispositivos da nova placa é um procedimento aceitável, mas não é totalmente correto. Para que seja totalmente correto, é preciso, antes de retirar a placa antiga, eliminar todos os seus dispositivos. Esta operação é feita através do Gerenciador de Dispositivos. Figura 24.38 Removendo os dispositivos da antiga placa de CPU. 24-50 Hardware Total Faça o seguinte: 1) Ainda com a antiga placa de CPU instalada, abra o Gerenciador de Dispositivos (figura 38). 2) Abra o item Dispositivos do Sistema. 3) Para cada dispositivo use o botão Remover. 4) Repita o procedimento até remover todos os itens da seção Dispositivos do Sistema. 5) Terminada a remoção, use o comando de desligamento do Windows. 6) Desligue o computador e retire a antiga placa de CPU. Faça a instalação da nova placa. 7) Quando o computador for ligado, o Windows detectará corretamente todos os dispositivos da nova placa de CPU. Expansão do processador em PCs antigos Os métodos de expansão da CPU em PCs antigos são os mesmos usados nos PCs novos. Entretanto é precioso tomar mais cuidado, verificando quais peças do PC original podem ser aproveitados. A troca do processador, no caso de placas muito antigas, pode não valer a pena devido à dificuldade de obtenção, ou mesmo da inexistência de chips mais rápidos. A troca da placa de CPU pode tornar necessário trocar também as memórias e placas de expansão. As trocas podem ser tantas que pode não valer a pena fazer este upgrade. A opção do Overdrive Os processadores conhecidos como Overdrive são versões especiais dos processadores comuns, porém com uma característica interessante: podem ser instalados em placas de CPU antigas, mesmo que essas placas não suportem processadores mais velozes. Uma antiga placa de CPU de 1994, que permite usar apenas o Pentium-90, pode ter instalado um Overdrive de 150 MHz, ficando com um desempenho equivalente ao de um Pentium-150. Observe que os Overdrives são muito caros, e com o dinheiro gasto com eles, podemos comprar uma placa de CPU nova, de alta qualidade, e utilizando um processador bem mais veloz. Por outro lado, se nossa intenção Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-51 é não desmanchar o computador original, mesmo que o custo final seja um pouco maior, a instalação do Overdrive é uma boa opção. A kingston (www.kingston.com) produz vários processadores para expansão, similares a overdrives. Aproveitamento das demais peças Esta é uma questão fundamental em uma expansão de CPU. O melhor tipo de expansão de CPU é aquele em que todos os demais componentes do PC são aproveitados, como memórias, placas de expansão, gabinete, etc. O maior índice de aproveitamento ocorre quando fazemos a substituição do processador, porém mantendo a mesma placa de CPU. Todos os demais componentes do PC serão aproveitados: memórias, placas de expansão, drives, etc. Nem mesmo será preciso fazer alterações na configuração do computador. Apenas uma ressalva deve ser feita em relação às memórias. Uma placa de CPU equipada com um Pentium-150 tem maiores chances de funcionar com memórias de 70 ns que outra equipada com o Pentium-133. A razão disso é que o Pentium-150 (assim como o Pentium-120 e o Pentium-90) operam com o clock externo de 60 MHz. Já as demais versões do Pentium (100, 133, 166, 200 e 233 MHz) operam com o clock externo de 66 MHz. Memórias de 70 ns podem estar funcionando com o clock externo de 60 MHz do processador antigo, mas poderão não funcionar com o clock de 66 MHz do processador novo. Este problema também pode ocorrer na substituição de um Pentium-75, que opera com o clock externo de 50 MHz. Memórias de 60 ns não trarão problemas, poderão funcionar com o clock externo de 66 MHz, mas as memórias de 70 ns requerem ajustes nos ciclos de acesso através do CMOS Setup. Se mesmo assim as memórias não funcionarem, será preciso adquirir memórias mais novas. A coisa fica mais complicada quando trocamos um processador que opera com clock externo de 60 ou 66 MHz, por outro com clock externo de 100 MHz (Pentium MMX/233 por K6-2/300, por exemplo). Nem sempre as memórias antigas poderão ser aproveitadas neste caso. Uma solução é deixar o barramento externo operando a 66 MHz e ajustar o multiplicador do processador para obter o mesmo clock interno. Por exemplo, ao invés de 100x3, podemos deixar o K6-2/300 operando com 66x4,5, o que também resulta em 300 MHz. Se na troca do processador é garantido o aproveitamento de todos os demais componentes (com possível exceção das memórias), na troca de placa de CPU alguns componentes poderão necessitar de substituição. Vejamos o que ocorre em cada caso. Aproveitaremos para lembrar certos detalhes (que 24-52 Hardware Total muitos esquecem) que se não forem observados, poderão resultar em problemas. Aproveitamento das memórias Para que a expansão seja vantajosa, é importante que a DRAM seja aproveitada, a menos que ocorra uma discrepância muito grande, como por exemplo, o fato das antigas memórias serem obsoletas para uma nova placa de CPU muito avançada. Leve em conta a tabela abaixo: Memórias originais SIMM/30 SIMM/72 FPM SIMM/72 EDO SDRAM Aproveitamento em placas Pentium a K6-2, clock externo de até 66 MHz Não vale a pena aproveitar este tipo de memória em PCs baseados no Pentium e outros processadores para Socket 7, apesar de ser uma operação possível. As placas de CPU para Socket 7 não aceitam memórias SIMM/30. Se realmente for desejado o aproveitamento dessas memórias, a solução é adquirir adaptadores de módulos SIMM de 30 para 72 vias. Este aproveitamento não é vantajoso, pois tratam-se de memórias FPM, o que resulta em um desempenho inferior ao obtido com as memórias EDO e SDRAM. É melhor comprar memórias novas. Memórias DRAM FPM de 72 vias podem ser instaladas em qualquer placa de CPU para Socket 7, desde que possuem soquetes SIMM/72. Devemos entretanto lembrar que nesse caso as memórias são usadas aos pares, e não é permitido misturar em um mesmo banco memórias de tipos diferentes (FPM e EDO). A partir de 1995, praticamente todas as placas de CPU baseadas no Pentium e outros processadores compatíveis passaram a dar suporte para memórias EDO, e este passou a ser o tipo mais comum. Se você está realizando a expansão, digamos, de um Pentium-100 para um Pentium-200, provavelmente sua antiga placa de CPU utiliza memórias EDO, que poderão ser aproveitadas na nova placa de CPU. Algumas placas de CPU 486 e 5x86 produzidas a partir de 1996 também dão suporte a este tipo de memória, portanto não se assuste ao verificar que sua antiga placa de CPU possui memórias EDO. Poderão ser instaladas na nova placa de CPU Pentium, desde que usadas aos pares. As memórias SDRAM tornaram-se comuns em 1997, e continuarão sendo suportadas por todas as placas de CPU de fabricação mais recente. Desta forma, se a placa antiga suporta SDRAM, a nova também suportará. Apenas leve em conta a freqüência de operação. Memórias SDRAM PC66 não poderão ser colocadas para funcionar a 100 MHz. É preciso reduzir o clock da memória (se a placa de CPU permitir), ou reduzir o clock externo do processador, ou então comprar novas memórias PC100. É possível que você, como técnico, tenha um dia a necessidade de fazer um upgrade usando uma placa de CPU 586, mesmo sendo de segunda mão. Esta instalação é melhor que jogar fora o PC 486, e melhor que instalar uma placa de CPU cara para fazer o mesmo trabalho que era feito pelo 486. Se for o caso, o melhor tipo de placa de CPU 486/586 é aquele chamado “VIP”. Recebem este nome porque possuem slots VLB, ISA e PCI. O aproveitamento das memórias nessas placas se resume no seguinte: Memórias originais SIMM/30 Aproveitamento em placas 486/586 Vale a pena aproveitar módulos de 1 MB ou 4 MB, sempre em grupos de 4. Para um aproveitamento garantido, podemos procurar uma placa de CPU 5x86 que possua bancos de memória híbridos, normalmente compostos de 2 soquetes de 72 pinos e mais 4 soquetes de 30 pinos. Se não for possível adquirir uma placa de CPU com essas características, a melhor coisa a fazer é comprar memórias novas. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo SIMM/72 FPM SIMM/72 EDO 24-53 Todos os PCs 486/586 comercializados a partir de 1995 usam este tipo de memória. Essas memórias podem ser aproveitadas nas placas de CPU baseadas no 5x86. Muitas placas de CPU 486/586 fabricadas a partir de 1996 possuem suporte para memórias EDO. Se a antiga placa possui esta característica, é possível que as memórias instaladas sejam deste tipo. A nova placa de CPU 5x86 provavelmente aceitará este tipo de memória, mas confira antes, pois não são todos os modelos que suportam memórias EDO. É possível que você precise fazer também expansões baseadas em versões do Pentium II ou Pentium III antigos. As placas de Pentium II produzidas em 1997 operavam com memórias SIMM/72 EDO, que não podem ser usadas nas placas de CPU atuais. As produzidas até meados de 1998 usam memórias PC66 SDRAM, que têm sérias restrições para uso com processadores modernos. A partir de 350 MHz, é preciso usar memórias SDRAM PC100 ou PC133, portanto memórias PC66 não poderão ser aproveitadas. Se a placa de CPU original usava memórias SDRAM PC100, poderá ser usada em placas de CPU modernas, mas é preciso usar um processador com clock externo de 100 MHz, e não de 133 MHz. Ainda é possível encontrar ambas as versões, com clocks de até 1000 MHz. Aproveitamento das placas de expansão O aproveitamento de placas de expansão está relacionado com o formato de seus conectores. Como sabemos, é possível encontrar diversos tipos de conectores:     ISA VLB PCI AGP Placas de expansão ISA, sejam elas de 8 ou 16 bits, poderão ser usadas com a nova placa de CPU desde que a mesma possua este tipo de slot. É cada vez mais difícil encontrar slots ISA nas placas de CPU novas, portanto pode ser preciso instar novas placas de expansão no padrão PCI. Placas de expansão VLB não poderão ser aproveitadas, pois este tipo de slot não é mais usado. As últimas placas de CPU que os utilizaram foram certos modelos para 486/586 de até 133 MHz. Para processadores mais velozes que este, as placas VLB não poderão ser usadas. Placas de expansão PCI poderão ser usadas cmo a nova placa de CPU, já que normalmente existem disponíveis em quantidade suficiente. Se o computador original tinha uma placa de vídeo AGP, é preciso que a nova 24-54 Hardware Total placa de CPU também tenha, para que esta placa de vídeo possa ser aproveitada. Cuidado com as placas de legado Outra questão muito importante é o uso de recursos de IRQ e DMA. Placas de expansão anteriores a meados de 1995, aproximadamente, não seguem o padrão Plug and Play, e utilizam jumpers para definição de endereços de E/S, canais de DMA e linhas de interrupção. Os canais de DMA e linhas de interrupção precisam ser reservados através do CMOS Setup, no PnP Configuration. Se a antiga placa de CPU também for do tipo PnP (as placas produzidas a partir de 1995, mesmo equipadas com o 486, são do tipo PnP), esta configuração já está pronta. É preciso que antes da expansão seja executado o CMOS Setup e anotadas as configurações das placas não-PnP. Essas configurações indicam se cada recurso está disponível para placas PnP, ou usado por uma placa ISA (entenda-se aqui, não PnP, já que as placas ISA atuais são PnP). Digamos que seu PC possua uma placa de som não-PnP usando a IRQ5, e uma placa fax/modem não-PnP usando a IRQ9. O CMOS Setup deverá programado da forma: IRQ3: IRQ4: IRQ5: IRQ6: IRQ7: IRQ9: PnP PnP Used by ISA card PnP PnP Used by ISA card IRQ10: PnP IRQ11: PnP IRQ12: PnP IRQ14: PnP IRQ15: PnP É preciso fazer um levantamento de todas as placas instaladas, identificando com o auxílio dos seus manuais os recursos (IRQ e DMA) utilizados, e reservar esses recursos no CMOS Setup. Defeito: O não funcionamento de placas de expansão após a troca da placa de CPU é causado principalmente pela falta de reserva desses recursos no CMOS Setup. Placa de som não PnP Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-55 Deve ser tomado cuidado com a interface IDE existente na maioria dessas placas. Muitas placas de som fabricadas entre 1995 e 1997 possuem uma interface IDE, configurada como Terciária. Entretanto, é possível que esteja configurada como Secundária. A melhor coisa a fazer neste caso é desabilitar a interface IDE existente na placa de som e ligar o drive de CD-ROM na interface IDE secundária da nova placa de CPU. Placa de modem não-PnP Se a placa de modem for do tipo não-PnP, será preciso reservar recursos no CMOS Setup. Será preciso identificar qual o endereço de E/S (indicado como COM1, COM2, COM3 ou COM4) e qual a linha de interrupção (IRQ) que a mesma utiliza. Muitas placas de modem são configuradas como COM2/IRQ3. Para usá-las desta forma, devemos desativar a segunda interface serial existente na placa de CPU. Uma outra opção é configurar os jumpers do modem para que usem a COM3 ou a COM4, e ainda uma IRQ que esteja livre. Esta IRQ deve ser reservada no CMOS Setup. Placa de vídeo Desde que exista um slot livre para a placa de vídeo, seu aproveitamento será perfeito. Até mesmo os drivers SVGA para Windows já instalados funcionarão perfeitamente após o upgrade. Placa IDEPLUS Não será preciso utilizar esta placa, pois todas as suas interfaces, exceto a de joystick, estão na nova placa de CPU. Nesse caso o joystick deverá ser ligado na placa de som. Disco rígido O disco rígido funcionará perfeitamente após a instalação da nova placa de CPU. Devem ser declarados os seus parâmetros no CMOS Setup (número de cilindros, cabeças e setores). Não será preciso fazer alterações na instalação do disco, nem formatá-lo, nem instalar novamente o sistema operacional e programas. O conteúdo do disco permanecerá o mesmo. Apenas deve ser tomado cuidado no caso de discos com mais de 504 MB instalados em um PCs que não possuem a função LBA. Este tipo de instalação é feito através de programas como o EZ Drive ou o Disk Manager, e os parâmetros declarados no CMOS Setup não correspondem à realidade. Em casos como este, não pode ser usado o comando Auto Detect IDE. É preciso manter rigorosamente os parâmetros declarados no Setup da placa de CPU antiga. Também deve ser desativada no CMOS Setup, a função LBA. Esses 24-56 Hardware Total cuidados não precisam ser tomados quando o disco tem menos que 504 MB, ou quando a antiga placa de CPU já estava operando com a função LBA. Caso o usuário prefira, pode reformatar o disco rígido e instalar novamente todo o software. Após realizar um backup dos dados importantes, usamos o comando Auto Detect Hard Disk do CMOS Setup, deixando que sejam usados os seus parâmetros verdadeiros. Realizamos o boot a partir de um disquete e usamos o comando FDISK /MBR, para apagar o boot especial do EZ Drive ou do Disk Manager. A partir daí, usamos os programas FDISK e FORMAT para fazer a inicialização do disco rígido. CMOS Setup Sempre que montamos um computador, é preciso realizar o CMOS Setup. Note entretanto que no caso da troca de placa de CPU, é preciso levar em conta alguns detalhes: Algumas vezes a memória DRAM que estava instalada na antiga placa de CPU não é suficientemente veloz para funcionar com a nova. Quando isto ocorre, devemos fazer com que seja dado um tempo maior nas operações de leitura e escrita nesta memória. Isto é feito programando itens como DRAM Cycle ou DRAM Wait States, existentes no Advanced Chipset Setup, com os seus valores máximos. Discos rígidos antigos podem não ser capazes de operar com a elevada taxa de transferência do PIO Mode 4. Normalmente modelos inferiores a 400 MB apresentam este tipo de dificuldade, chegando a no máximo ao PIO Mode 3. Modelos abaixo de 300 MB podem ser até mesmo obrigados a operar no PIO Mode 0 (à la 1991). Se ocorrerem problemas relacionados ao funcionamento do disco rígido, ative o PIO Mode 0, e depois que tudo estiver funcionando, você pode tentar usar modos mais rápidos. Fonte de alimentação e gabinete Fontes de alimentação de 200 watts poderão não ser suficientes para os processadores modernos. Alguns chegam a consumir sozinhos, mais de 50 watts. Se a fonte original tiver 250 watts, provavelmente não será necessário trocá-la. O gabinete original pode ser aproveitado, exceto se você estiver trocando uma placa de CPU AT por uma ATX. Teclado, mouse, joystick, monitor e drives Todos esses dispositivos funcionarão perfeitamente com a nova placa de CPU, não necessitando de alterações nas suas configurações. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-57 Software instalado Todo o software instalado no computador continuará funcionando após a expansão, inclusive o sistema operacional. Apenas um detalhe deve ser levado em conta em relação ao Windows. Os recursos existentes na placa de CPU são registrados no Gerenciador de Dispositivos, e devemos providenciar a sua atualização em função da nova placa. No Painel de Controle, executamos o comando Sistema, e no quadro apresentado, selecionamos a guia Gerenciador de Dispositivos. Aplicamos um clique duplo sobre o item Dispositivos do Sistema e usamos o botão Remover para cada um deles. Expansão da placa de vídeo A cada nova safra de placas de vídeo, novos recursos avançados são introduzidos, seduzindo os usuários a realizarem este upgrade. Ao longo dos últimos anos, esses recursos avançados foram:      Aceleração 2D Modos gráficos Hi-Color e True Color Exibição de vídeo MPEG Aceleração 3D Maior desempenho Muitas vezes temos um PC com um processador veloz, mas o desempenho gráfico deixa a desejar pelo fato de estar sendo usada uma placa de vídeo muito simples. Se o objetivo é apenas obter mais cores e a aceleração 3D não é necessária, não é preciso trocar a placa de vídeo (apesar desta opção ser em geral mais prática). Muitas placas SVGA admitem a expansão da memória de vídeo. Podemos encontrar placas com 1 MB, mas que permitem expansão para 2 ou 4 MB, através da instalação de chips apropriados. Infelizmente não é muito fácil adquirir esses chips no mercado brasileiro, e por isto pode ser mais prático deixá-la de lado, e adquirir uma nova placa SVGA, já com a quantidade de memória desejada. Mais adiante neste capítulo veremos como expandir a memória de vídeo. Trocando a placa SVGA A troca de uma placa SVGA envolve as seguintes operações no que diz respeito ao ambiente Windows: 24-58   Hardware Total Desabilitar os drivers da placa antiga Instalar os drivers da nova placa Defeito: Muitos usuários não desabilitam os drivers da placa antiga antes de instalar a nova, e como resultado, o Windows apresenta problemas no vídeo assim que o PC for ligado com a nova placa. Nesta troca, não é permitido executar um boot normal após a instalação da nova placa, sem que os drivers da placa antiga tenham sido desabilitados. Para obedecer a esta regra, podemos proceder de duas formas. A primeira é a seguinte: 1. Ainda com a placa antiga, ativar o driver de vídeo VGA Standard. 2. Desligar o computador, retirar a placa antiga e colocar a placa nova. 3. Executar um boot normal, já com a placa nova, que por enquanto estará operando no modo VGA Standard. 4. Fazer a instalação dos drivers da nova placa. O driver VGA Standard é universal, podendo operar com qualquer modelo de placa SVGA, apesar de usar a resolução de 640x480 com 16 cores. Normalmente não usamos este driver no dia-a-dia, pois não dá acesso aos recursos avançados das placas SVGA. Quando a nova placa estiver conectada e o computador for ligado, estará em uso o driver VGA Standard, que sendo universal, não apresentará problemas com a nova placa. Podemos então passar para os procedimentos de instalação dos drivers SVGA da nova placa, como explicaremos mais adiante. Observe que por este processo, ativamos o driver VGA Standard ainda com a antiga placa instalada. Existem entretanto casos em que isto não pode ser feito. Imagine por exemplo que a antiga placa simplesmente deixou de funcionar, o que impede o uso do computador. Teremos que ativar o driver VGA Standard já com a nova placa instalada, da seguinte forma: 1. Desligamos o PC, retiramos a placa SVGA antiga e instalamos a nova. 2. Executamos um boot em modo de segurança. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-59 3. No modo de segurança, é provisoriamente ativado o driver VGA Standard, por isto a placa nova poderá funcionar, mesmo não tendo ainda os seus drivers instalados. Podemos agora ativar o modo gráfico VGA Standard. 4. Executamos um boot normal, e agora podemos proceder à etapa de instalação do driver SVGA da nova placa. Instalando manualmente os drivers da nova placa de vídeo Tanto na ativação dos drivers VGA padrão como na instalação dos drivers da nova placa de vídeo, temos que fazer uma instalação de driver. O processo é semelhante. A diferença é que no caso do driver VGA Standard, indicamos este driver na lista de marcas e modelos, da seguinte forma: Marca = tipos de vídeo padrão; Modelo = Adaptador VGA padrão. No caso da instalação dos drivers da nova placa de vídeo, repetimos o processo, mas deixamos que sejam instalados os drivers de forma automática ou indicamos os drivers corretos a partir de uma lista de marcas e modelos, ou então usamos o botão Com Disco para indicar a localização do driver, em um disquete ou CD. O procedimento em todos os casos é o seguinte: 1. Clique com o botão direito do mouse em uma parte vazia da área de trabalho do Windows e no menu que é apresentado, escolha a opção Propriedades. 2. Será mostrado o quadro de Propriedades de vídeo, no qual devemos selecionar a guia Configurações. 3a. No Windows 95, clicamos no botão Alterar tipo de Monitor, e no quadro seguinte usamos o botão Alterar existente a lado do nome da placa de vídeo. 3b. No Windows 98/ME, usamos o botão Avançadas, selecionamos a guia Adaptador e usamos o botão Alterar. 4a. No caso do Windows 95, será apresentada uma lista de marcas e modelos de placas de vídeo. Através dessa lista podemos usar um dos drivers nativos do Windows. Se quisermos instalar o driver existente em um disquete ou CD, usamos o botão Com disco e especificamos o local onde está o driver. 4b. No caso do Windows 98/ME, aparece neste momento o Assistente para atualização de driver. A partir daí a atualização do driver da placa de vídeo é similar à de qualquer outro tipo de driver. Podemos neste ponto deixar que 24-60 Hardware Total o Windows procure o driver automaticamente, ou podemos especificar o local do driver. Figura 24.39 Assistente para atualização de drivers no Windows ME. 5. Terminada a instalação devemos reiniciar o computador. Usando um programa de instalação do fabricante Podemos encontrar ainda processos de instalação de drivers SVGA baseados na execução de um programa fornecido pelo fabricante. Consulte sempre o manual da placa de vídeo para obter informações precisas a respeito da instalação. Quando o computador é ligado pela primeira vez e nova placa de vídeo é detectada, selecionamos o driver VGA Standard. Depois executamos o software de configuração do fabricante da placa. Este software é responsável pela instalação dos drivers e utilitários que acompanham a nova placa de vídeo. Figura 24.40 Executando um programa de configuração de uma placa de vídeo. A execução de programas de configuração de placas de vídeo é uma operação simples. Normalmente esses programas são chamados de SETUP.EXE e são encontrados em algum diretório do CD-ROM que Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-61 acompanha a placa. Consulte o manual da placa de vídeo para maiores detalhes. Expansão da memória de vídeo Dependendo da placa de vídeo que você possui, pode ser vantajoso expandir a sua memória de vídeo. Desta forma poderão ser exibidas mais cores nas resoluções mais elevadas. Deve ser tomado cuidado, pois existem diversos tipos de memória usadas nessas placas, e não necessariamente você encontrará um modelo de memória compatível com o que a sua placa exige. A melhor coisa a fazer é tentar adquirir as memórias no mesmo local onde você comprou a placa de vídeo. Se isto não for possível, tente obter memórias em um revendedor que permita a devolução do valor pago ou a troca por outra mercadoria, caso as memórias adquiridas não sejam compatíveis com a sua placa. Atualmente é difícil encontrar essas memórias para expansão, mas é possível que você as consiga em sucatas eletrônicas. As antigas placas SVGA, produzidas até aproximadamente início de 1994, em geral baseadas no barramento ISA, não podiam exibir mais de 256 cores simultâneas. Encontrávamos modelos com 256 kB, 512 kB e 1024 kB de memória de vídeo. Com menos memória de vídeo, não era possível operar com 256 cores nas altas resoluções. Modelos produzidos a partir de 1994 podem operar em modos gráficos HiColor e True Color, que permitem exibir 65.536 e 16.777.216 cores, respectivamente, desde que tenham memória de video suficiente. Por exemplo, para operar com resolução de 1024x768 em modo True Color, é preciso ter 4 MB de memória de vídeo, mas com 2 MB só podemos chegar ao modo Hi-Color nesta resolução. Se esta placa admitir uma expansão para 4 MB, podemos ter acesso ao modo True Color em 1024x768. Como sempre ocorre no manuseio de circuitos eletrônicos, devemos tomar cuidado com a eletricidade estática durante a expansão da memória de vídeo. Se um chip de memória tiver seus terminais metálicos tocados com as mãos, poderá ocorrer dano parcial ou total. A figura 41 mostra um exemplo do que pode ocorrer com a imagem quando um chip de memória de vídeo é danificado pela eletricidade estática. Tal situação pode ser provocada também pelo fato do chip estar mal encaixado em seu soquete, ou pelo fato de ser incompatível com a placa. 24-62 Hardware Total Figura 24.41 Exemplo de imagem distorcida por um chip de memória de vídeo danificado. Para ter certeza de que toda a memória de vídeo está em boas condições, ative modos gráficos que utilizem a maior quantidade possível de memória:    Placas com 1 MB: ative 800x600x16 bits, ou 640x480x24 bits Placas com 2 MB: ative 800x600x32 bits, ou 1024x768x16 bits Placas com 4 MB: ative 1024x768x24 ou 32 bits Muitas das atuais placas SVGA possuem sua memória de vídeo formada por chips de 512 kB cada um, usando o encapsulamento SOJ, mostrado na figura 42. Figura 24.42 Chips de memória de vídeo com encapsulamento SOJ. Cada um desses chips é organizado em 256k posições de 16 bits, totalizando assim, 512 kB. Dois desses chips formam uma memória de vídeo de 1 MB, 4 deles formam 2 MB, e 8 deles formam 4 MB. Existem diversos deles produzidos por diversos fabricantes. Alguns exemplos: AS4C256K16EO-5JC NPN NN5142565J-60 Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-63 HY5142564B JC-50 HY5142608 HM514256OCJ6 GM71C4256DAJ70 V53C16258HK50 OKI M514265B-70J NPN NN514260J-60 V53C16258HK50 MTC 4C16270DJ-6 Na figura 43 temos uma placa SVGA equipada com dois desses chips, formando 1 MB, e ainda dois soquetes vazios para uma expansão de mais 1 MB. Figura 24.43 Placa com 1 MB expansível para 2 MB de memória de vídeo. Existe a possibilidade de você não ter sucesso na operação de expansão, pelo fato dos chips de memória usados serem incompatíveis com a sua placa, ou pelo fato de um deles estar danificado, já que muitos vendedores não tomam os devidos cuidados com a eletricidade estática. Esteja portanto preparado para remover os chips. Esta remoção pode ser feita com a ajuda de uma pinça, encontrada normalmente nos jogos de ferramentas para montagem de PCs (figura 44). Esta pinça é também muito útil para segurar os chips, evitando assim o contato direto com as mãos e os perigos da eletricidade estática. Figura 24.44 Pinça que pode ser usada para remover os chips de encapsulamento SOJ. 24-64 Hardware Total Ao posicionar um chip sobre o seu soquete, devemos tomar cuidado para que seja usada a orientação correta. Observe na figura 45 que tanto o soquete quanto o chip possuem marcas indicadoras (chanfros) de posição. O chanfro existente no chip deve estar orientado no mesmo sentido do chanfro do soquete. Figura 24.45 Chanfros indicam a correta orientação do chip no seu soquete. Observe que o chanfro do novo chip deve ficar orientado no mesmo sentido que o chanfro dos chips de memória que já estavam na placa. Observe ainda que o soquete possui um dos seus cantos com um formato diferente dos demais, como também mostra a figura 45. Este canto indica a posição do pino 1, que está no mesmo sentido que o chanfro no chip. Figura 24.46 Posicionando o chip no seu soquete. Levando em conta a orientação correta, usamos a pinça para colocar o chip sobre o seu soquete, como mostra a figura 46. A seguir, usamos os dedos para forçar o chip sobre o soquete, fazendo com que seja realizado o encaixe, como mostra a figura 47. Capítulo 24 – Expansão do disco rígido, memória, CPU e vídeo 24-65 Figura 24.47 Fixando o chip no seu soquete. No nosso exemplo, a placa ficará com um total de 4 chips, formando assim 2 MB. Podemos agora colocá-la de volta no computador e ligá-lo. Não será preciso fazer configurações adicionais. O driver SVGA detectará a existência da nova quantidade de memória e passará a aceitar configurações com maior número de cores. Use a guia Configurações do quadro de Propriedades de Vídeo para escolher um número de cores mais elevado, compatível com a nova quantidade de memória. Existem casos em que pode ser necessário retirar as memórias de vídeo recém instaladas. É possível que ocorra algum problema de incompatibilidade, ou mesmo um defeito em algum dos chips instalados. A pinça já apresentada será muito útil nesta operação. Proceda então como mostra a figura 48. Introduza uma das extremidades da pinça na fenda existente no soquete e cuidadosamente force o chip para cima. Tome cuidado para não danificar o soquete. Levante um pouco o chip por uma extremidade, e faça o mesmo na extremidade oposta. Repita o processo até que o chip, aos poucos, seja liberado do seu soquete. Não o toque com as mãos, use a pinça para retirá-lo. Figura 24.48 Usando a pinça para remover um chip de memória de vídeo. //////// FIM ///////////////////// 24-66 Hardware Total Capítulo 25 CMOS Setup Ajuste fino no hardware Um bom técnico de manutenção e um bom produtor de PCs deve estar preparado para, além de usar a forma fácil de programação do CMOS Setup, fazer ajustes finos visando:    Resolver problemas Otimizar o desempenho Utilizar opções de funcionamento que por padrão são desativadas Para isto é preciso um conhecimento profundo dos inúmeros comandos do CMOS Setup. O método padrão O método inicial recomendado para a programação do CMOS Setup consiste no seguinte: 1. 2. 3. 4. 5. Usar a auto-configuração. Acertar a data e a hora Definir o drive de disquetes Auto detectar o disco rígido Sair e salvar O uso desses comandos é suficiente para que o PC funcione, e permitirá a realização das etapas seguintes da montagem: formatação do disco rígido e instalação do sistema operacional. 25-2 Hardware Total A maior parte do trabalho é feita com o comando de auto-configuração, que preenche as respostas das dezenas de itens do Setup com valores default sugeridos pelo fabricante da placa de CPU. Outra parcela não tanto trabalhosa mas muito importante é a auto-detecção dos parâmetros do disco rígido. Não é mais preciso consultar o seu manual para saber o número de cabeças, setores e cilindros. O CMOS Setup faz isso automaticamente. Outros parâmetros relacionados ao disco rígido também são automaticamente preenchidos, sem que o usuário precise saber o que significa cada um. A parte que o usuário precisa fazer manualmente é muito fácil: indicar a data e a hora, indicar o tipo dos drive de disquetes instalado, e finalmente usar o comando “Salvar & Sair”. O que é exatamente o CMOS Setup Para que serve exatamente o CMOS Setup? Antes de mais nada, este programa deveria se chamar BIOS Setup, já que serve para definir opções de funcionamento do BIOS da placa de CPU. O principal objetivo do BIOS é realizar o controle do hardware. É responsável pelo acesso ao disco rígido, ao drive de disquetes, à impressora, e até mesmo aos chips VLSI e à memória. A placa de vídeo não é controlada por este BIOS, já que ela possui o seu próprio, chamado BIOS VGA. Fica armazenado em uma memória ROM localizada na placa SVGA que ocupa normalmente 32 kB. O BIOS da placa de CPU também é responsável pelo processo de “autoteste” realizado quando o PC é ligado, ou quando pressionamos o botão Reset. Trata-se de um conjunto de testes que visam verificar se os principais componentes do PC estão funcionando corretamente. É comum chamar esses testes de POST (Power on Self Test, ou seja, teste automático que é feito quando o PC é ligado). Também é responsável por dar início ao processo de boot, ou seja, a carga do sistema operacional na memória. Podemos ainda citar uma miscelânea de atividades que o BIOS realiza, como a proteção do PC contra ataque de alguns tipos de vírus, o gerenciamento de senhas, e ainda o gerenciamento do uso de energia, muito importante com PCs operados por bateria. Podemos então sintetizar as funções do BIOS na seguinte lista:      Controle do hardware POST Dar início ao processo de boot Segurança contra vírus Proteção através de senhas Capítulo 25 – CMOS Setup  25-3 Gerenciamento do uso de energia O BIOS da placa de CPU é capaz de realizar todas essas funções, sendo que a mais importante é o controle do hardware. O programa conhecido como CMOS Setup serve para que o usuário defina algumas opções para a realização dessas funções. Por exemplo, entre as dezenas de opções do CMOS Setup, existe uma que está relacionada com o processo de boot: Boot Sequence Options: A: C: / C: A: Esta opção exemplificada chama-se “Boot Sequence”, ou seja, seqüência de boot. Neste exemplo, pode ser programada de duas formas diferentes: “A: C:” ou “C: A:”. Ao ser usada a primeira opção, a primeira tentativa de boot será feita pelo drive A. Caso não exista um disquete presente no drive A, o boot será feito pela segunda opção, ou seja, pelo drive C. Se usarmos a seqüência “C: A:”, será tentado o boot diretamente pelo drive C. A vantagem é que este processo é mais rápido, já que o BIOS não precisa perder tempo verificando se existe um disquete presente no drive A. Nesse caso, o boot pelo drive A só seria realizado como uma segunda opção, ou seja, se o disco rígido estiver defeituoso. Nos BIOS mais recentes, a seqüência de boot tem várias outras opções. Podemos escolher a ordem entre dois discos rígidos, o drive de CD-ROM, o drive de disquetes e um ZIP Drive. O CMOS Setup depende de diversos fatores: Fabricante do BIOS. Podemos encontrar BIOS (e Setups) produzidos pela AMI (American Megatrends, Inc.), Award e Phoenix. Chipset. A principal função do BIOS é realizar o controle do hardware, o que inclui os chips VLSI existentes na placa de CPU. O CMOS Setup em geral apresenta opções que definem a forma como o BIOS fará o controle desses chips. Por isso, placas de CPU diferentes possuem diferenças em seus Setups, mesmo que ambos os Setups sejam produzidos pelo mesmo fabricante. Processador. Os processadores usados nos PCs são compatíveis entre si. Todos são de classe x86, ou seja, compatíveis com a família do 8086, incluindo seus sucessores. Existem entretanto algumas diferenças que são refletidas no CMOS Setup. Por exemplo, as primeiras versões do processador Celeron não tinham cache L2. Desta forma, o CMOS Setup não apresentava o comando para habilitar e desabilitar a cache L2. 25-4 Hardware Total Versão do BIOS. O mesmo fabricante de BIOS pode criar (e normalmente cria) versões novas de seu BIOS genérico. Este BIOS genérico é adaptado separadamente para diversas placas de CPU. Existem portanto certas distinções que não são devidas a diferenças no processador, nos chips VLSI ou no fabricante, e sim na versão. Por exemplo, BIOS antigos estavam limitados a utilizar discos IDE com no máximo 504 MB. Nos BIOS atuais, sempre encontraremos a função LBA (Logical Block Addressing), que dá acesso a discos IDE com mais de 504 MB. A maioria dos BIOS produzidos antes de 1998 não suportava discos rígidos com mais de 8 GB. Nas versões atuais, esta barreira já foi eliminada. Fabricante da placa de CPU. Os fabricantes de BIOS podem fazer adaptações e alterações requisitadas pelo fabricante da placa de CPU. Por exemplo, os grandes fabricantes em geral não deixam acesso a opções que definem a velocidade de acesso à memória. Normalmente determinam quais são os parâmetros indicados e pedem ao fabricante do BIOS que programe esses parâmetros de forma fixa, eliminando-os do CMOS Setup. *** 75% *** Figura 25.1 Tela de um Setup com apresentação gráfica. Portanto, não se impressione quando você encontrar diferenças entre os Setups de PCs diferentes. Felizmente, apesar de existirem muitas diferenças, existem muito mais semelhanças. Por isso, podemos apresentar aqui explicações genéricas que se aplicarão aos Setups da maioria dos PCs. Apenas para ilustrar as semelhanças e diferenças entre Setups de PCs diferentes, observe atentamente as figuras 1 e 2. São telas de Setup completamente diferentes. A da figura 1 tem uma apresentação gráfica e é produzida pela AMI, enquanto a da figura 2 possui uma interface baseada em texto, produzida pela Award. Note que não estamos afirmando que todos Capítulo 25 – CMOS Setup 25-5 os Setups AMI têm apresentação gráfica, nem que todos os da Award têm apresentação de texto. *** 75% *** Figura 25.2 Tela de um Setup com apresentação em texto. O Windows e o BIOS Nos tempos do velho MS-DOS e do Windows 3.x (assim como em todas as versões anteriores ao Windows 95), a maior parte ou todo o controle do hardware era feito pelo BIOS. Atualmente a maioria das funções de controle do hardware que antes eram realizadas pelo BIOS são realizadas por drivers do Windows. O Windows controla o vídeo, o teclado, a impressora, o disco rígido, o drive de CD-ROM e todo o restante do hardware. Entretanto isto não reduz a necessidade nem a importância do BIOS. Muitas das funções de controle realizadas pelo Windows são feitas com a ajuda do BIOS, ou então a partir de informações do CMOS Setup. Além disso o BIOS precisa continuar sendo capaz de controlar o hardware por conta própria, para o caso de ser utilizado um sistema operacional que não controle o hardware por si mesmo. O BIOS também precisa ser capaz de realizar todo o controle do hardware antes do carregamento do Windows na memória. Por questões de compatibilidade, o BIOS sempre será capaz de controlar sozinho a maior parte do hardware, mesmo que o Windows seja capaz de fazer o mesmo e dispensar os serviços do BIOS. O funcionamento do CMOS Setup Quando fazemos o “Setup” de um software, uma das diversas ações executadas é a geração de um arquivo (ou de entradas no Registro do Windows) que contém informações sobre as opções de funcionamento do software em questão. No caso do CMOS Setup, essas opções de funcionamento são armazenadas em um chip especial chamado CMOS, daí vem o nome “CMOS Setup”. 25-6 Hardware Total “CMOS” é a abreviatura de “Complementary Metal Oxide Semiconductor”. O significado deste nome está relacionado com os materiais empregados na implementação de circuitos integrados (Metal, Óxidos e Silício, que é o semicondutor usado). O termo “Complementar” é usado pois cada célula lógica emprega dois transistores “complementares”, ou seja, enquanto um deles conduz corrente, o outro está cortado (não conduz), e vice-versa. Os dois estados que esses transistores assumem representam os bits “0” e “1”. Milhares dessas células são depositadas em uma minúscula pastilha medindo cerca de 1 até 3 cm de lado (em muitos chips, esta medida é ainda menor). Uma das principais características dos chips baseados na tecnologia CMOS é seu baixo consumo de corrente. Muitos circuitos existentes na placa de CPU utilizam a tecnologia CMOS, entre eles, o chip usado para armazenar os dados que definem as opções de funcionamento do BIOS. Com o passar do tempo, este chip passou a ser conhecido como CMOS (mas tenha em mente que este não é o único chip que usa a tecnologia CMOS), e a operação de definir as opções de funcionamento do BIOS passou a ser conhecida como “CMOS Setup”, ou simplesmente “Setup”. Em certas placas de CPU, o CMOS é um chip independente, em outros casos, o CMOS está incorporado dentro de um dos chips VLSI da placa de CPU. Na mesma memória ROM onde está armazenado o BIOS da placa de CPU, existe o programa usado para preencher os dados do CMOS, ou seja, para “fazer o Setup”. A execução deste programa normalmente é ativada através do pressionamento de uma tecla específica (em geral DEL) durante a contagem de memória que é realizada quando ligamos o PC, ou então quando pressionamos a tecla Reset. Também podemos ativar o Setup usando a tecla DEL, logo depois que comandamos um boot pelo teclado, usando a seqüência CONTROL-ALT-DEL. O programa Setup obtém os dados existentes no CMOS e os coloca na tela para que façamos as alterações desejadas, usando o teclado ou o mouse. Depois que terminamos, usamos um comando para armazenar essas alterações no CMOS. Normalmente este comando chama-se “Save and Exit” (Salvar a Sair), ou algo similar, como “Write to CMOS and Exit” (Gravar no CMOS e Sair). O menu principal do CMOS Setup Podemos encontrar Setups com telas gráficas ou com telas de texto, como vimos nas figuras 1 e 2. Não importa qual seja o aspecto do Setup do seu PC, você sempre encontrará no manual da sua placa de CPU, informações sobre Capítulo 25 – CMOS Setup 25-7 o seu funcionamento. Mesmo que você tenha perdido o manual da sua placa de CPU, é possível que você possa, através da Internet, obter uma cópia do manual do seu Setup. Você precisa fazer o seguinte: 1. Identifique qual é o fabricante do seu BIOS. Você poderá encontrar BIOS da AMI, Phoenix e Award. 2. Identifique a versão do seu BIOS. Normalmente esta informação é apresentada na tela que é exibida logo que o PC é ligado. 3. Uma vez sabendo o fabricante do seu BIOS e a sua versão, você pode tentar acessá-lo pela Internet. Aqui estão alguns endereços que poderão ajudar: AMI Award Phoenix http://www.ami.com http://www.award.com http://www.ptltd.com Não espere encontrar explicações muito mais detalhadas que as existentes no manual da sua placa de CPU. Em geral, será possível encontrar muitas explicações sobre, por exemplo, o uso de senhas e outros itens mais simples, mas os itens mais complicados, como “RAS to CAS Delay” terão explicações quase tão resumidas quanto as que existem no manual da placa de CPU. Também é possível obter na Internet, uma cópia do manual da sua placa de CPU, no qual está explicado o CMOS Setup. Não importa qual seja o fabricante e a versão do seu Setup, normalmente você encontrará certos comandos ou menus padronizados na sua tela principal. Vejamos a seguir quais são esses comandos: Standard CMOS Setup Aqui existem itens muito simples, como a definição do drive de disquetes, os parâmetros do disco rígido e o acerto do relógio permanente existente no CMOS. Advanced CMOS Setup Esta parte do Setup possui uma miscelânea de itens um pouco mais complicados, mas em geral fáceis. Por exemplo, temos aqui a seqüência de boot (A: C: ou C: A:), a definição da taxa de repetição do teclado, a Shadow RAM e diversos outros. 25-8 Hardware Total Advanced Chipset Setup Nesta seção encontramos controles para diversas funções dos chips VLSI existentes na placa de CPU. Muitos dos itens encontrados aqui estão relacionado com a temporização do acesso das memórias. Peripheral Configuration Através deste menu podemos atuar em várias opções relativas às interfaces existentes na placa de CPU. Podemos por exemplo habilitar ou desabilitar qualquer uma delas, alterar seus endereços, e até mesmo definir certas características de funcionamento. PnP Configuration Nesta seção existem alguns comandos que permitem atuar no modo de funcionamento dos dispositivos Plug and Play. Podemos, por exemplo, indicar quais interrupções de hardware estão sendo usadas por placas que não são PnP. Power Management Este menu possui comandos relacionados com o gerenciamento de energia. Todas as placas de CPU modernas possuem suporte para esta função. O gerenciamento de energia consiste em monitorar todos os eventos de hardware, e após detectar um determinado período sem a ocorrência de nenhum evento, usar comandos para diminuir o consumo de energia. Security Em geral esta parte do Setup é muito simples. Consiste na definição de senhas que podem bloquear o uso do PC ou do Setup (ou ambos) por pessoas não autorizadas. IDE Setup No IDE Setup existem comandos que permitem detectar automaticamente os parâmetros dos discos rígidos instalados, bem como ativar certas características do seu funcionamento. Anti Virus Aqui temos a opção para monitorar as gravações no setor de boot do disco, uma área que é atacada pela maior parte dos vírus. Desta forma, o usuário pode ser avisado quando algum vírus tentar realizar uma gravação no setor de boot. Capítulo 25 – CMOS Setup 25-9 CPU PnP Na verdade este nome não é muito adequado. Dispositivos Plug and Play devem ser jumperless (ou seja, não usam jumpers para serem configurados), mas nem tudo o que é jumperless pode ser chamado de Plug and Play. Este menu dá acessos a comandos que definem o clock interno e o clock externo do processador. Load Defaults Em geral o fabricante da placa de CPU apresenta dois conjuntos de valores para o preenchimento automático de praticamente todos os itens do Setup. Um desses conjuntos, chamado às vezes de “Default ótimo”, é o que resulta no maior desempenho possível, sem comprometer a confiabilidade do PC. O outro conjunto de valores é o “Default à prova de falhas”, que faz o PC operar em baixa velocidade. Deve ser usado quando o PC apresenta falhas. Best defaults Em alguns setups existe o comando Best Defaults, que faz com que todos os parâmetros sejam programados com as opções que resultam no maior desempenho, mas sem se preocupar com a confiabilidade e a estabilidade do funcionamento do PC. Em geral este recurso funciona apenas quando são instaladas memórias bastante rápidas. A opção Optimal Defaults é uma escolha mais sensata, pois resulta em desempenho alto, sem colocar em risco o bom funcionamento do PC. Power Up Control Este menu possui vários comandos relacionados com operações de ligamento e desligamento do PC. Por exemplo, podemos programá-lo para ser ligado automaticamente em um determinado horário, ou então quando ocorrer uma chamada pelo modem, ou quando chegarem dados através de uma rede local. Podemos escolher o que fazer quando ocorre um retorno no fornecimento de energia elétrica após uma queda, se o PC é ligado automaticamente ou se o usuário precisa pressionar o botão Power On. Exit Ao sair do programa Setup, temos sempre as opções de gravar as alterações no CMOS antes de sair, ou então ignorar as alterações. Para facilitar nosso estudo, dividimos o assunto em várias partes, como Standard CMOS Setup, Advanced CMOS Setup, etc. Até neste ponto po- 25-10 Hardware Total demos encontrar diferenças entre os Setups de diversos PCs. Determinados itens podem ser encontrados em um grupo de um PC, e em outro grupo de outros PCs. Por exemplo, o item Display Type, explicado adiante, poderá ser encontrado em alguns casos no Standard CMOS Setup, e em outros casos no Advanced CMOS Setup. A maioria dos itens do CMOS Setup podem ser programados com duas opções: Enabled (Habilitado) ou Disabled (Desabilitado). Existem entretanto itens que possuem opções diferentes, e até mesmo opções numéricas. Standard CMOS Setup Esta parte do Setup é praticamente a mesma na maioria dos PCs. Possui comandos para definir os seguintes itens:    Data e Hora Tipo do drive de disquete Parâmetros dos discos rígidos Em alguns casos, o Standard CMOS Setup possui alguns comandos adicionais, como:    Tipo de placa de vídeo Habilitação do teste do teclado Daylight Saving (horário de verão) A figura 3 mostra um exemplo de Standard CMOS Setup. Podemos observar que existem comandos para acertar o relógio (Date/Time), para definir os drives de disquetes A e B, para definir os parâmetros dos discos rígidos. Capítulo 25 – CMOS Setup 25-11 *** 75% *** Figura 25.3 Exemplo de Standard CMOS Setup. Date / Time O primeiro comando que normalmente usamos é o acerto do relógio. Devemos usar as setas para selecionar o item a ser alterado, e a seguir, usar as teclas Page Up e Page Down para alterá-lo. Floppy drive A/B ou Legacy Diskette A/B Através deste comando, definimos o tipo dos drives A e B, ou seja, os drives de disquetes. Existem as seguintes opções: None (não instalado) 360 kB (5¼” DD) 720 kB (3½” DD) 1.2 MB (5¼” HD) 1.44 MB (3½” HD) 2.88 MB (3½” ED) Em um típico PC com apenas um drive de 1.44 MB instalado, devemos declarar A=1.44 MB e B=Not Installed. Setups mais recentes já chamam este item de “Legacy Diskette A/B”. O termo legacy significa legado, uma coisa antiga. Floppy 3 mode support Provavelmente você não irá utilizar este recurso. Faz com que o drive de disquetes opere de modo compatível ao dos PCs japoneses, com capacidade de 1.2 MB, ao invés de 1.44 MB. Hard Disk 25-12 Hardware Total Usado para o preenchimento dos parâmetros chamados de “Geometria Lógica” dos discos rígidos. Esses parâmetros são: Cyln Head Sect WPcom LZone Número de cilindros Número de cabeças Número de setores Cilindro de pré-compensação de gravação Zona de estacionamento das cabeças Esses parâmetros podem ser obtidos no manual do disco rígido, ou podemos encontrá-los impressos na sua parte externa, ou ainda podem ser preenchidos automaticamente, através de um outro comando do Setup que normalmente é chamado de Auto Detect Hard Disk. Figura 25.4 Definindo os parâmetros do disco rígido. No Setup da figura 3, selecionamos o disco e teclamos ENTER. Será apresentada a tela da figura 4. Podemos usar o comando IDE HDD Auto Detection, que fará com que os parâmetros sejam automaticamente preenchidos. Podemos deixar o item IDE Primary Master programado como Auto. Isto fará com que o HD tenha seus parâmetros detectados sempre que o PC for ligado. Se usarmos a opção USER poderemos preencher o número de cilindros, cabeças, setores, etc. O item Hard Disk não aparece necessariamente com este nome. Existem itens independentes para cada um dos discos rígidos possíveis. Na maioria das placas de CPU, o CMOS Setup possui itens independentes para 4 discos rígidos, sendo que dois são conectados na interface IDE primária, e dois na secundária. É comum encontrar esses itens com os nomes:     Primary Master Primary Slave Secondary Master Secondary Slave Capítulo 25 – CMOS Setup 25-13 Para cada um dos discos instalados, temos que definir seus parâmetros. O disco Master ligado na interface IDE primária será reconhecido como sendo o drive C. O segundo disco (slave) da interface primária, caso exista, será reconhecido como sendo o drive D. Discos rígidos IDE podem ser ligados de diversas formas diferentes, mas certas combinações não são permitidas. Por exemplo, não podemos instalar um único disco em uma interface, configurado como Slave. A tabela abaixo mostra as formas válidas de instalar discos IDE, bem como os nomes que recebem do sistema operacional: Primary Master C C C C C C Primary Slave D D D Secondary Master C D E D E Secondary Slave E F Há muitos anos atrás (anos 80) a definição dos parâmetros disco rígido era feita através da especificação de um único número (Hard Disk Type). Cada número resultava em valores predefinindos para todos os parâmetros do disco rígido. Isto foi feito desta forma no Setup do IBM PC AT, pois na época do seu lançamento, eram pouquíssimos os modelos de disco rígido existentes no mercado. Já que eram poucos, uma tabela foi implantada no BIOS, e bastava indicar qual o tipo do disco (no início, variava entre o tipo 1 e o tipo 11), e automaticamente estariam definidos os seus parâmetros. Nos manuais dos discos rígidos da época, existiam instruções como “Defina este disco no Setup como Tipo 2...”. Com o passar do tempo, novos discos foram lançados e acrescentados na tabela de discos rígidos do BIOS. Chegou-se a um ponto em que os fabricantes de BIOS passaram a usar itens independentes para preencher os parâmetros, ao invés de usar parâmetros fixos. Em muitos Setups, os tipos de 1 a 46 são fixos, e o tipo 47, também chamado de “User Type”, é o único que permite o preenchimento individual dos parâmetros: Cyln, Head, Sect, WPcom e Lzone. Em todos os Setups mais recentes, não existem os tipos de 1 a 46, já que são considerados obsoletos. Ao invés disso, possuem as opções User (permitem o preenchimento manual desses parâmetros pelo usuário) e Auto (faz o preenchimento automático dos parâmetros). Discos SCSI 25-14 Hardware Total As placas controladoras SCSI possuem o seu próprio BIOS. O BIOS da placa de CPU, por sua vez, está preparado para controlar apenas discos IDE, através das suas interfaces. Discos SCSI não devem ser declarados no CMOS Setup, ou seja, devem ser indicados como “Not Installed”. Muitos Setups possuem, entre os tipos de discos rígidos, (1 a 47), um tipo adicional, que é o SCSI, que tem o mesmo efeito que indicar a opção “Not Installed”. CD-ROM Devemos usar esta opção quando conectamos um drive de CD-ROM em uma controladora IDE da placa de CPU. Caso esta opção não esteja presente, devemos usar a opção “Not Installed”. Mesmo assim o o sistema operacional pode usá-lo sem problemas. Daylight Saving Alguns Setups possuem esta opção, que nada mais é que o acerto automático do horário de verão. Este acerto é feito automaticamente pelo BIOS no início e no final do verão. Como no Brasil o horário de verão não respeita essas datas, devemos deixar esta opção desabilitada. Vídeo / Display Type Alguns Setups possuem um campo para a indicação do tipo de placa de vídeo. As opções são CGA, MDA e VGA. Nos PCs atuais usamos a opção VGA, que pode aparecer com outros nomes, como SVGA, EGA, MCGA, ou PGA. Todas elas são equivalentes. Keyboard Este item possui duas opções: Installed e Not Installed. Usar a opção Not Installed, não significa que o teclado será ignorado, e sim, que não será testado durante o boot. Em certos casos, dependendo do teclado e da fonte de alimentação, é possível que o BIOS realize um teste de presença do teclado muito cedo, antes que o microprocessador existente dentro do teclado esteja pronto para receber comandos. O resultado é uma mensagem de erro na tela (Keyboard Error). Para solucionar este problema, basta marcar este item com a opção Not Installed. Desta forma, o BIOS não testará o teclado após as operações de Reset, eliminando assim a mensagem de erro. O uso do teclado será inteiramente normal. Também é comum usar este comando em PCs que operam como servidores de arquivos. Por questões de segurança, esses PCs ficam a maior parte do tempo com o seu teclado trancado. Apenas o administrador da rede destranca o teclado quando é necessário usar o servidor. Quando o teclado está Capítulo 25 – CMOS Setup 25-15 trancado (ou ausente), é também apresentada a mensagem “Keyboard Error” nas operações de boot. Para eliminar o problema, basta usar a opção “Keyboard Not Installed” no CMOS Setup. Advanced CMOS Setup Os itens apresentados nesta parte do Setup são mais ou menos comuns em todos os PCs, seno independentes do processador e do chipset. Full screen logo Nem sempre este comando está localizado no Advanced CMOS Setup. Pode ficar no Boot menu, encontrado em placas de CPU mais recentes. Ele serve para habilitar ou desabilitar a exibição de um logotipo de tela cheia que é apresentado durante o boot. Em muitas placas de CPU este logotipo pode ser configurado para uso de um arquivo gráfico escolhido pelo usuário ou pelo fabricante do PC. Neste caso, o CD-ROM que acompanha a placa de CPU possui o utilitário que faz esta programação. Typematic Rate Programming Serve para habilitar ou desabilitar a programação inicial que o BIOS faz sobre a taxa de repetição do teclado. Podemos então programar dois parâmetros: o Typematic Delay e o Typematic Rate, descritos a seguir. É totalmente desnecessário utilizar este comando, pois tanto no MS-DOS como no Windows existem comandos para realizar esta programação. Typematic Delay Serve para indicar quanto tempo uma tecla deve ser mantida pressionada para que sejam iniciadas as repetições. Os valores disponíveis são 0,25 segundo, 0,50 segundo, 0,75 segundo e 1 segundo. Typematic Rate Characters per Second Aqui podemos regular a taxa de repetição, desde um valor mais lento (6 caracteres por segundo) até um valor mais rápido (32 caracteres por segundo). Hit Del Message Display Em geral, durante a contagem de memória, é exibida na tela uma mensagem indicando qual é a tecla que deve ser pressionada para ativar o CMOS Setup. Pode aparecer como “Hit DEL to run Setup”, “Press F1 to run Setup” ou algo similar. Com este item, podemos desabilitar a exibição desta mensagem, com o objetivo de afastar curiosos. Mesmo que a mensagem não 25-16 Hardware Total seja exibida, o PC continuará aceitando o pressionamento da tecla que ativa o CMOS Setup. Above 1 MB Memory Test Durante as operações de boot, o BIOS realiza uma contagem de memória. À medida que esta contagem é feita, o BIOS faz também um rápido teste na memória. Apesar deste teste não ser capaz de detectar todos os tipos de defeitos, seu uso é muito recomendável. Para usá-lo, devemos deixar este item na opção Enabled. É recomendável deixar este item habilitado. Turbo Switch Function Encontrado em Setups de placas de CPU antigas. Com este item, podemos indicar se a placa de CPU irá ou não obedecer ao botão de Turbo existente no painel frontal do gabinete. Em uso normal, esta opção fica habilitada, e o botão de Turbo fica permanentemente pressionado. Lembre-se que a maioria das placas de CPU modernas não possuem conexão para Turbo, portanto seus Setups não possuem este item. Virus Warning Veja o item “Security”, explicado mais adiante. Na maioria dos PCs, este comando ocupa um menu próprio no Setup, mas também pode estar dentro do Advanced CMOS Setup. Password Check Habilita um pedido de senha para ter acesso ao PC. Em geral, são apresentadas as opções “Setup” e “Always”. Ao escolher a opção “Setup”, só será permitido ter acesso ao programa Setup mediante o fornecimento da senha. Entretanto, para executar o boot e fazer uso normal do PC, não será preciso fornecer senha alguma. Por outro lado, se este item for programado com a opção “Always”, será preciso fornecer a senha, tanto para executar o Setup, como para realizar o boot e fazer uso normal do PC. Antes de utilizar este item, devemos realizar um cadastramento de senha, o que é feito através do menu “Security” ou “Password”. Internal Cache (ou Level 1 cache) Serve para habilitar e desabilitar o funcionamento da cache L1 do processador. Deixamos esta memória cache habilitada, exceto nos casos em que queremos que o PC diminua drasticamente sua velocidade, e quando realizamos um check-up na memória DRAM. Capítulo 25 – CMOS Setup 25-17 External Cache (ou Level 2 cache) Habilita e desabilita a cache L2. Normalmente deixamos este item habilitado, a menos que seja nossa intenção diminuir drasticamente a velocidade do PC, ou fazer um check-up na memória DRAM. Boot Sequence O PCs executam o boot preferencialmente pelo drive A, e caso não seja possível, o boot é feito pelo drive C. A maioria dos Setups possui este item, no qual encontramos as opções “A: C:” e “C: A:”. É vantajoso usar a opção “C: A:”, o que faz com que o boot seja mais rápido, já que não será perdido tempo checando a existência de um disquete no drive A. Esta checagem demora alguns segundos, pois para que seja feita, é preciso ligar o motor do drive. Se for preciso executar um boot pelo drive A, devemos alterar este item para “A: C:”. As placas de CPU modernas têm também podem executar um boot através de um CD-ROM. Este CD-ROM precisa estar conectado em uma das interfaces IDE existentes na placa de CPU, pois o BIOS não dá suporte direto a interfaces IDE existentes nas placas de som. Quando o BIOS pode executar o boot por um CD-ROM, este faz parte das opções de seqüências de boot. É comum nas placas de CPU modernas, a existência de outras opções de boot, como LS-120, ZIP Drive, um segundo disco rígido, discos SCSI e outros tipos de discos removíveis. Try other boot devices A seqüência de boot pode ser programada de diversas formas, alternando drives de disquete, discos rígidos IDE, discos rígidos SCSI e até discos removíveis. O boot só é tentado com todos os dispositivos da seqüência quando este item é programado com a opção YES. S.M.A.R.T. for hard disks Os discos rígidos modernos possuem um recurso chamado S.M.A.R.T. (SelfMonitoring Analysis Reliability Technology). Os discos mantêm internamente, relatórios sobre erros ocorridos em todas as suas operações. Por exemplo, quando ocorre um erro de leitura, todos os discos tentam ler novamente, fazendo um certo número de tentativas (retries). Quando em uma dessas tentativas, a operação é realizada com sucesso, dizemos que ocorreu um soft error. Isto pode ser um indício de que o disco está com tendência a apresentar problemas. Quando depois das tentativas o erro persiste, dizemos que ocorreu um hard error. Todos os tipos de erros são registrados pelo microprocessador existente no disco rígido, bastando que para isso, seja ativada a opção S.M.A.R.T. for hard disks no CMOS Setup. Isto entretanto não é suficiente para usar a tecnologia SMART. É preciso 25-18 Hardware Total utilizar um software de gerenciamento (muitas vezes é fornecido junto com a placa de CPU), capaz de obter do disco rígido, o seu relatório de erros. Quando o relatório apresenta erros, e quando esses erros aumentam com o passar do tempo, podemos considerar como um indício de que o disco rígido tende a apresentar problemas mais sérios em um futuro próximo. A idéia é providenciar um disco rígido novo, mas uma solução provisória pode ser aumentar a freqüência dos backups. PS/2 mouse support Em um dos chips VLSI existentes nas placas e CPU modernas, existe uma interface própria para a conexão de um mouse padrão PS/2. Ligar o mouse nesta interface pode ser vantajoso, já que deixa a COM1 e a COM2 livres para outros dispositivos seriais. Basta então deixar este item na opção Enabled. Por outro lado, se o mouse padrão PS/2 não for utilizado, é melhor deixar este item na opção Disabled. Desta forma, estaremos deixando livre a interrupção 12 (IRQ12), que poderá ser posteriormente utilizada na instalação de novas placas de expansão. BIOS Update Nas placas de CPU atuais, é possível fazer a reprogramação da Flash ROM que armazena o BIOS. Por questões de segurança, algumas placas de CPU possuem um jumper que habilita as operações de gravação na Flash ROM. Em outras placas, esta habilitação não é feita por um jumper, e sim, pelo CMOS Setup. Em operação normal, e por questão de segurança, devemos deixar este item desabilitado. Apenas se quisermos fazer um upgrade de BIOS habilitamos este item. Floppy Disk Access Control Este item permite habilitar ou desabilitar as operações de gravação em disquetes. Em um PC normal, os drives de disquetes devem ficar habilitados tanto para leitura como para gravação. Em certos PCs nos quais as normas de segurança visam evitar que dados armazenados no disco rígido sejam copiados através de disquetes, podemos programar o controle de acesso para que faça apenas leituras. Primary Master ARMD Emulated as ARMD significa ATAPI Removable Media Device, ou seja, um dispositivo de mídia removível, padrão ATAPI, como o LS-120 e o ZIP Drive IDE. Trata-se de um padrão que permite substituir os velhos drives de disquetes, por drives de discos removíveis de maior capacidade. Permite inclusive que o disco seja reconhecido pelo sistema como se fosse um drive A ou B, apesar Capítulo 25 – CMOS Setup 25-19 de ser de alta capacidade. É possível ler, gravar, formatar, realizar boot, e outras operações comuns aos disquetes. Por outro lado, discos ARMD também podem ser reconhecidos pelo sistema como se fossem discos rígidos removíveis. Este item do CMOS Setup indica como um disco removível ARMD será visto pelo sistema. As opções são Floppy e Hard Disk. Se você possui drive de disquete comum, deixe o disco removível ser emulado como um disco rígido. Se você optar por não instalar drives de disquetes comuns, deixe este item programado como Floppy, a menos que o fabricante do disco especifique o contrário. HDD Sequence SCSI/IDE First Quando um PC tem discos SCSI e IDE, o boot é realizado pelo primeiro disco IDE (Primary Master). Não é possível desta forma realizar um boot pelo disco rígido SCSI. Apenas quando não existem discos IDE instalados, o boot é feito pelo disco rígido SCSI. Os BIOS mais recentes permitem alterar esta ordem, fazendo com que o boot possa ser realizado por um disco SCSI, mesmo que existam discos IDE presentes. Initial Display Mode Diz respeito ao que é exibido na tela logo que o PC é ligado. Pode ser programado com duas opções: BIOS e Silent. Se usarmos BIOS, a tela será normal, com contagem de memória, mensagens de configuração, etc. Com a opção Silent, a tela permanecerá inativa até que seja dado início à carga do sistema operacional. Quick Power on Self Test O boot dos PCs atuais é relativamente demorado. Vários testes são feitos nos componentes da placa de CPU, incluindo uma contagem de memória, testes no processador, no chipset, nas interfaces, etc. Esse conjunto de testes é chamado de POST (Power On Self Test). Desabilitando parcialmente esses testes tornará o boot mais rápido, mas eventuais defeitos não serão detectados durante o POST. Para maior segurança, é melhor deixar esta opção desabilitada. Quick Boot Tem quase a mesma função que o Quick Power On Self Test. Ao ser habilitado, faz com que não seja feito o teste de memória, e o boot é executado pelo drive C, mesmo que exista um disquete no drive A. Floppy drive Seek at boot 25-20 Hardware Total Durante o processo de boot, o BIOS comanda a execução de um comando sobre os drives de disquetes chamado recalibrate ou seek track 0. Consiste em mover as suas cabeças até a última trilha, e a seguir movê-las novamente até a trilha zero. Desta forma, a interface de drives poderá “saber” a trilha sobre a qual as cabeças estão posicionadas. Esta operação é vista como uma precaução, pois em certos casos, ocorrem erros de acesso aos drives caso esta providência não seja tomada. Você pode desabilitar este comando, o que fará com que o boot seja um pouco mais rápido, pois não será perdido tempo com o recalibrate. Deixe habilitado apenas se tiver erros quando for executado o primeiro acesso ao drive de disquetes. Boot Up Numeric Lock Status Muitos Setups possuem o refinamento de permitir ao usuário escolher se o Keypad (teclado numérico) começa operando com os números (Numeric Lock On) ou com as funções (Numeric Lock Off). Gate A20 Este item possui opções como Normal e Fast. A opção Normal sempre funciona. A opção Fast faz com que o acesso à memória HMA (os primeiros 64 kB da memória estendida) seja um pouco mais rápido, mas nem sempre funciona. Tente usar no modo Fast, mas se ocorrerem problemas como erros na memória e travamentos no PC, reprograme este item com a opção Normal. USB Function Este comando habilita o funcionamento da interface USB (Universal Serial Bus), existente na maioria das placas de CPU atuais. Se você não utiliza dispositivos USB, pode deixar este item desabilitado. USB Keyboard/mouse support Faz com que um teclado ou mouse USB funcionem mesmo antes do carregamento do sistema operacional. O controle seria feito pelo próprio BIOS, e nesse caso o teclado e o mouse USB podem ser usados mesmo no modo MS-DOS e em outras etapas pre-boot. Video BIOS Shadow Este comando faz com que o conteúdo do BIOS da placa SVGA seja copiado para uma área de memória DRAM. O processador desativa o BIOS da placa SVGA e passa a usar a sua cópia na memória DRAM. Esta cópia é feita a cada operação de boot. A vantagem em fazer esta cópia é que a DRAM é muito mais veloz que a ROM. Habilitar este item faz com que Capítulo 25 – CMOS Setup 25-21 jogos de ação em modo MS-DOS (Quake, Duke Nukem 3D, DOOM, Wing Commander 3, etc) tenham gráficos mais rápidos. System BIOS Shadow Faz com que o conteúdo do BIOS da placa de CPU seja copiado para uma área de memória DRAM. Uma vez feita a cópia, o BIOS verdadeiro é desativado, e passa a ser usada a sua cópia em DRAM. A vantagem em usar este recurso é a maior velocidade no processamento das funções do BIOS. Note que este item é muito importante para o desempenho do disco rígido no modo MS-DOS e no Windows 3.x. Nas demais versões do Windows, o acesso a disco não é feito pelo BIOS, e sim, por drivers que ficam na memória RAM. Mesmo que você não use programas no modo MS-DOS nem o Windows 3.x, deixe a shadow RAM habilitada, pois se não ajuda, também não atrapalha. Adapter BIOS Shadow Este comando é similar ao Video BIOS Shadow e ao System BIOS Shadow, explicados anteriormente. A diferença é que atua sobre outras áreas de memória, localizadas entre os endereços 800 k (Segmento de memória C800) e 960 k (Segmento de memória F000). Deve ser usado apenas quando instalamos alguma placa de expansão que possui um BIOS próprio, como por exemplo, uma placa controladora SCSI. Como são raras as placas que utilizam ROMs, devemos deixar esta opção desabilitada. Ao instalarmos uma placa que possui uma memória ROM, podemos usar, por exemplo, o programa MSD (Microsoft Diagnostics) para visualizar o mapa de memória e saber quais são os endereços ocupados por ROMs. Este programa faz parte do Windows 3.1 e do MS-DOS 6.x. No Windows 9x, é encontrado no CD-ROM de instalação. O MSD apresenta um relatório que indica os endereços de memória onde existem ROMs, e desta forma, podemos habilitar os itens “Adaptor Shadow” para estes endereços. A figura 5 mostra o aspecto dos itens que fazem a ativação de Shadow RAM. Normalmente encontramos itens individuais para ativação da Shadow RAM para o BIOS da placa SVGA, para o BIOS da placa de CPU e para diversas áreas da memória superior, na qual residem as ROMs de placas de expansão. Esta ativação é em geral feita por faixas. Como vemos na figura, existem diversas faixas de 16 kB, localizadas em endereços a partir do segmento C800. 25-22 Hardware Total Figura 25.5 Ativação da Shadow RAM. First / Second / Third / Fourth Boot Device Certas placas de CPU apresentam as opções de seqüência de boot definidas de uma outra forma. Ao invés de apresentarem opções como “A: / C: / CDROM”, “C: / A: / CD-ROM” e todas as diversas combinações possíveis, apresentam 4 itens independentes, através dos quais podemos definir a primeira, a segunda a terceira e a quarta opção de boot. Por exemplo, para formar a seqüência “C: / A: / CD-ROM”, programamos a primeira opção com “C:”, a segunda com “A:” e a terceira com “CD-ROM”. CPU Speed at Boot Encontrado em PCs antigos. Este comando define qual é a velocidade do processador após o boot. As opções apresentadas são High (Alta) e Low (Baixa). Em geral deixamos selecionada a opção High. Em alguns raros casos este item possui ainda a opção “Switch”, que faz com que seja obedecida a indicação da chave Turbo. Hard Disk Pre-Delay Alguns discos rígidos podem apresentar problemas quando o BIOS os testa muito cedo, antes que tenham atingido seu regime normal de funcionamento. O BIOS tenta identificar o modelo do disco, através de um comando de interrogação, mas o disco não responde, por estar ainda ocupado em sua inicialização. O resultado é um falso erro, que pode ser manifestado pela mensagem “HDD Controller Failure”. Com este comando, podemos selecionar um tempo (medido em segundos) a ser aguardado antes que o BIOS interrogue o disco rígido. Em geral, o tempo default funciona, mas em caso de problemas, podemos tentar usar o tempo máximo. Usuários “apressados” podem tentar diminuir este tempo, para que o boot seja mais rápido. Processor Type Capítulo 25 – CMOS Setup 25-23 As placas de CPU modernas podem operar com diversos processadores compatíveis. A maioria delas detecta automaticamente o processador presente, mas muitas delas, sobretudo as que usam processadores para o Soquete 7, podem apresentar em seus Setups, um item através do qual podemos definir o processador empregado. Quando este item está presente, podemos encontrar opções como Intel, Cyrix, AMD e Auto. O default é Auto, o que faz com que o BIOS tente detectar o processador em uso. Caso esta auto detecção não funcione, podemos indicar diretamente qual é o processador instalado. Quando uma placa antiga não detecta um processador novo, e por esta razão apresenta problemas de mau funcionamento, devemos adquirir uma nova placa de CPU, ou então tentar fazer um upgrade de BIOS. Processor Speed (CPU Internal Core Speed) Algumas placas de CPU possuem um comando no CMOS Setup para informar o clock do processador. Para que para que isto funcione o processador tem que ser do tipo “não travado”, ou seja, não utilizar multiplicadores fixos. Tome muito cuidado com este item. Se ele existe no seu CMOS Setup, especifique o valor correto do clock do seu processador. Se você utilizar um valor mais elevado, poderá danificá-lo, ou tornar o funcionamento do PC instável. Parity Check Através deste item podemos habilitar ou desabilitar a checagem de paridade realizada nas leituras da memória DRAM. Caso todas as memórias DRAM existentes na placa de CPU possuam o bit de paridade (por exemplo, quando todos os módulos SIMM forem de 36 bits, e não de 32, e quando as memórias DIMM forem de 72, e não de 64 bits) podemos deixar este item habilitado para que sejam usados esses bits. Quando pelo menos um módulo de memória não possui bits de paridade, devemos deixar esta opção desabilitada, caso contrário, serão emitidos falsos erros de paridade. Extended BIOS RAM Area Este comando é encontrado em Setups de PCs antigos. Define uma área de memória RAM para armazenar os parâmetro do disco rígido “tipo 47”, ou sejam do disco rígido com parâmetros definidos pelo usuário. Algumas vezes aparece com o nome “Hard Disk Type 47 RAM Area”. Suas opções são duas: “0:300” e “DOS 1 kB”. A opção “DOS 1 KB” é mais recomendável, pois evita possíveis incompatibilidades causadas pela outra opção. Esta opção fica sem efeito quando usamos o comando System BIOS Shadow, pois ao ser feita a cópia do conteúdo do ROM BIOS para uma área de memória 25-24 Hardware Total RAM, os parâmetros do disco rígido tipo 47 são automaticamente armazenados, sem a necessidade de usar uma área de RAM adicional. Portanto, desde que esteja em uso a opção System ROM Shadow, deixe este item programado como 0:300. Na verdade não será usada a área 0:300, mas uma área dentro da RAM para a qual foi copiado o BIOS. DMI Event log capacity As placas de CPU modernas possuem um recurso chamado DMI (Desktop Management Interface). Através dele, vários parâmetros críticos relacionados com o funcionamento do processador podem ser monitorados, como a temperatura do processador, rotação do ventilador, valores de voltagem, etc. Essas placas mantêm armazenadas na sua Flash ROM, um relatório desses eventos. O item DMI Event log capacity indica se há espaço disponível na Flash ROM para armazenar novos eventos. Quando não existe espaço, o usuário deve comandar o apagamento desses eventos para que sobre espaço para armazenar eventos futuros. View DMI Event log Este comando faz com que seja exibido na tela, o relatório de eventos DMI armazenados na Flash ROM. Clear all DMI event logs Limpa todos os eventos DMI armazenados na Flash ROM, deixando assim, espaço livre para armazenar novos eventos. Event logging Habilita a gravação de eventos DMI na Flash ROM. Deixe este item com a opção Enabled. Você poderá então usar um software gerenciador de DMI para Windows, ou mesmo o CMOS Setup, para checar os eventos armazenados. Este software em geral é fornecido no CD-ROM que acompanha a placa de CPU. ECC Event logging Ao ser habilitado, faz com que os eventos relativos à detecção e correção de erros na memória sejam armazenados na Flash ROM. A presença de eventos ECC armazenados na Flash ROM indica que possivelmente existem problemas na memória. Devemos então tomar providências, como por exemplo, não confiar 100% no PC, reduzir a velocidade dos acessos à memória (Advanced Chipset Setup), e fazer backups com mais freqüência. Se os problemas persistirem, é recomendada a substituição das memórias. Capítulo 25 – CMOS Setup 25-25 Advanced Chipset Setup Perigo !!! Alguns dos itens localizados no Advanced Chipset Setup devem permanecer obrigatoriamente com seus valores default, caso contrário, a placa de CPU pode experimentar problemas de funcionamento. Por exemplo, existem alguns itens que definem a velocidade de acesso às memórias. Se for utilizada uma velocidade acima da recomendada, o processador pode receber dados errados da memória, o que inviabiliza o seu funcionamento. Altere esses itens apenas se for estritamente necessário, e se você souber muito bem o que está fazendo. Nas explicações que se seguem, usaremos muito o termo envenenamento, talvez por não termos encontrado palavra melhor para descrever a idéia. Certos ajustes feitos no CMOS Setup resultam em aumento de velocidade, de forma totalmente segura. Por exemplo, usar o PIO Mode 4 nas transferências do disco rígido, ou o modo Ultra DMA 33/66/100, no caso de discos rígidos que possuem este recurso. Isto não é envenenamento. É um aumento seguro de desempenho. Por outro lado, reduzir ao mínimo o tempo dos ciclos de memória resulta em aumento de desempenho, mas pode deixar o PC operando de forma instável. Isto é um envenenamento. O PC, caso continue funcionando bem, ficará mais veloz, mas corremos o risco de instabilidades, como travamentos ou os famigerados GPF’s (falha geral de proteção) no Windows. Quando algum item é envenenado, o procedimento correto é medir o desempenho do PC (usando programas medidores de desempenho, como por exemplo, o Norton Sysinfo). Se o índice de velocidade aumentar, significa que o envenenamento melhorou o desempenho. Resta agora testar o PC para verificar se seu funcionamento está normal, sem apresentar anomalias como GPFs e travamentos. Se esses problemas ocorrerem, devemos reprogramar com seu valor original, o item que foi envenenado. Por outro lado, se ao envenenarmos um determinado item, constatarmos que o índice de velocidade do PC foi inalterado, significa que não traz melhoramentos no desempenho, e não vale a pena ser usado. Voltamos então a usar o seu valor original. Auto Configuration Em todos os Setups, este item está ativado por default. Faz com que diversos itens críticos relacionados com a velocidade de transferência de dados entre o processador e a memória sejam programados de modo adequado, além de ficarem inacessíveis para alterações. Se você não quer ter problemas, deixe 25-26 Hardware Total esta opção habilitada. Se você quiser alterar a maioria dos itens descritos a seguir, será preciso desligar a Auto Configuração. CPU Frequency Permite escolher o clock externo a ser usado pelo processador. Em geral este item é programado através de jumpers da placa de CPU, mas muitas delas podem operar em modo jumperless, com comandos do Setup substituindo os jumpers. O clock externo deve ser programado de acordo com o processador (66, 100, 133 MHz, etc.). Não esqueça que processadores Athlon e Duron operam com DDR (Double Data Rate). Quando um Athlon, por exemplo, usa o “clock externo de 200 MHz”, está na verdade usando 100 MHz com duas operações por ciclo. DRAM to CPU Frequency Ratio Tradicionalmente as placas de CPU têm operado com DRAM que usam o mesmo clock externo usado pelo processador. Por exemplo, com 100 MHz externos, usam memórias padrão PC100. Chipsets mais modernos podem suportar diferentes velocidades para o processador e para a DRAM. Este é o chamado modo assíncrono. Um Celeron pode operar com clock externo de 66 MHz mas usar memórias de 100 MHz. Um Pentium III pode ser de versão com clock externo de 100 MHz e operar com memórias de 133 MHz. Processadores Athlon de 100 MHz (200 MHz com DDR) pode utilizar memórias de 100 ou 133 MHz, dependendo do chipset. Nas placas de CPU que apresentam este recurso, encontramos no CMOS Setup este item que permite escolher a relação entre o clock do processador e o clock da DRAM. Use a opção 3:3 para que ambos usem o mesmo clock. Use a opção 4:3 para casos em que memórias PC133 são usadas com processadores com clock externo de 100 MHz. Note que à medida em que são lançados processadores com outros valores de clock externo, e memórias DRAM com novas velocidades, este item tende a ser cada vez mais comum, e apresentar mais opções de configuração. Spread Spectrum Modulation As atuais placas de CPU geram sinais digitais de altas freqüências. A elevada emissão eletromagnética pode causar interferências em outros aparelhos. Muitos chipsets modernos podem alterar a forma de onda desses sinais digitais, eliminando componentes de alta freqüência e reduzindo a intensidade das emissões eletromagnéticas. Deixe habilitado para que as emissões sejam minimizadas. Capítulo 25 – CMOS Setup 25-27 SDRAM CAS Latency SDRAM RAS Precharge Time SDRAM RAS to CAS Delay Esses três itens são programados automaticamente quando usamos a configuração default para a SDRAM. Com ela, o BIOS consulta o chip SPD (Serial Presence Detection) de cada módulo SDRAM e programa esses três parâmetros de forma automática. Os três juntos definem os ciclos de leitura e escrita da SDRAM. Quando escolhemos a configuração manual (sem usar o SPD), podemos atuar individualmente sobre esses três itens. Reduzir esses parâmetros é uma forma de “envenenar” os acessos à memória. Isto pode ser feito com relativa segurança quando as memórias utilizadas são mais rápidas que as exigidas pela placa de CPU. Por exemplo, se uma placa só suporta memórias PC100, instalar memórias PC133 não traz aumento de desempenho, a menos que possamos fazer essas três configurações de forma manual, utilizando valores mínimos. Os valores que resultam em maior desempenho (se a memória suportar) são 2-1-1 (CL=2). Na prática não usamos CL=1, pois normalmente não funciona. Usar valores maiores é uma forma de resolver problemas de travamentos, que podem ser causados por lentidão das memórias. Byte Merge Ao ser habilitado, este comando otimiza o desempenho das operações de escrita no barramento PCI, agrupando escritas de dados de 8 e 16 bits dentro de um único grupo de 32 bits. O barramento PCI opera com mais eficiência nas operações de 32 bits, e as operações de 8 e 16 bits são mais lentas. Habilitar este item pode melhorar o desempenho de placas de vídeo, controladoras SCSI e IDE. DRAM Read Latch Delay Este parâmetro é um ajuste fino sobre o funcionamento do controlador de memória existente no chipset. São oferecidas opções como 0 ns, 0.5 ns, 1ns e 2ns. Valores menores podem contribuir de forma indireta para um melhor desempenho. Com menor valor, pode ser viável reduzir a latência do CAS (CL), o que resulta em ciclos mais curtos. Valores maiores podem ajudar a resolver problemas de compatibilidade com certos chips de memória. Note que o excesso de ajustes complexos são uma forma de compatibilizar a placa de CPU com o maior número possível de chips de memória. O fabricante da placa de CPU utiliza para todos esses itens, valores que foram testados e indicados como ideais para a maioria dos casos. Video Memory Cache Mode 25-28 Hardware Total As opções são UC (Uncacheable) e USWC (Uncacheable, Speculative Write Combining). USWC é um novo método usado para “cachear” dados da memória de vídeo que pode resultar em aumento de desempenho gráfico. Deixe este item programado em USWC se quiser experimentar este aumento de desempenho, ou deixe em UC (Uncacheable) se tiver problemas no funcionamento do vídeo. High Priority PCI Mode Permite estabelecer para um dos slots PCI (normalmente o slot 1, localizado mais à direita) uma maior prioridade sobre os demais. Certas placas de expansão que operam com elevada taxa de transferência são beneficiadas com esta configuração: controladoras SCSI e controladores Firewire (IEEE1394). Clk Gen for Empty PCI slot / DIMM Quando está habilitado, o chipset vai deixar ativados os sinais de clock dos slots PCI e soquetes de memória vazios. Não é necessária a geração deste clock para soquetes e slots vazios, portanto ao desabilitarmos este item, estaremos reduzindo o consumo de energia e a emissão eletromagnética. Linear Burst Este item é encontrado em Setups de placas de CPU para Soquete 7. Pode ser habilitado quando a placa tem um processador Cyrix. Esses processadores possuem um modo de transferência de dados da cache L2 mais eficiente, chamado Linear Burst. Deixe portanto este item habilitado para processadroes Cyrix (6x86, 6x86MX, MII) e desativado para processadores Intel e AMD. ISA Bus Clock Em geral, podemos programar o clock do barramento ISA, em função do clock do barramento PCI. Para isto, definimos no Setup um número divisor. O clock de barramento ISA deve ser ajustado para um valor próximo a 8 MHz. Como o barramento PCI pode operar com 25, 30 e 33 MHz, usamos os divisores 3 e 4 para obter o clock adequado. Tome como base a tabela abaixo. Clock PCI 25 MHz 30 MHz 33 MHz Divisor 3 4 4 Clock ISA 8,33 MHz 7,50 MHz 8,33 MHz Capítulo 25 – CMOS Setup 25-29 Por exemplo, um Celeron/633 opera com um clock externo de 66 MHz. Logo, seu barramento PCI opera com 33 MHz. Devemos então aplicar o divisor 4 para chegar ao clock ISA de 8,33 MHz. EDO Autoconfiguration Este item é encontrado em PCs antigos, que usavam memória EDO. Os chips que fazem o controle da memória, seja ela FPM DRAM, EDO DRAM ou SDRAM, ou até mesmo a SRAM que forma a cache externa, precisam ter configurados diversos parâmetros: temporização dos ciclos de leitura e de escrita, tempo decorrido entre os sinais RAS e CAS, tempo decorrido entre os sinais RAS e MA, e diversos outros. A opção EDO Autoconfiguration faz a programação automática de todos esses parâmetros, fazendo com que as memórias EDO DRAM funcionem, talvez não da forma mais rápida, mas de uma forma segura e com velocidade razoável. Quando desabilitamos este item, podemos atuar individualmente nos diversos itens que regulam o acesso à memória EDO DRAM, mas este tipo de regulagem pode causar mau funcionamento, caso seja feito de forma errada. Normalmente essas regulagens permitem aumentar um pouco o desempenho do PC, mas se o acesso ficar muito rápido, a memória pode não suportar e apresentar erros. SDRAM Autoconfiguration Assim como ocorre com a EDO DRAM, a SDRAM também precisa ter seus parâmetros de acesso regulados no chipset. Deixando o item SDRAM Autoconfiguration programado com a opção Enabled, esses parâmetros serão programados com valores seguros, e permitindo um acesso suficientemente veloz. Para “envenenar” o acesso à SDRAM, este item deve ficar em Disabled, e cada um dos parâmetros de acesso devem ser ajustados manualmente. Isto pode resultar em aumento de desempenho, mas também pode fazer o PC ficar instável, apresentando travamentos e outros erros. SDRAM Autosizing Support Habilita o reconhecimento automático da capacidade dos módulos de memória, de acordo com as informações presentes no chip SPD. Deixe este item habilitado. Cache Read Cycle Este parâmetro define a temporização das operações de leitura da memória cache externa pelo processador. É encontrado nos Setups de placas de CPU que possuem cache L2 externa. De todos os itens do Advanced Chipset Setup, este é o que tem mais impacto sobre o desempenho total do PC. A habilidade de transferir dados em alta velocidade da cache externa para o 25-30 Hardware Total processador, garante que a sua cache interna terá sempre instruções prontas para serem executadas, e dados prontos para serem processados. Cada transferência de dados da cache externa para o processador é feita por um grupo de 4 leituras consecutivas, cada uma delas fornecendo 64 bits. Em geral, este ciclo de leitura é marcado por 4 números, como 3-2-2-2, 2-2-2-2, 21-1-1, etc. Cada um desses números indica quantas unidades de tempo são gastas em cada leitura. A unidade de tempo usada nessas operações é o “período”, notado pelo símbolo “T”. O valor de T é calculado a partir do clock externo do processador: Clock Externo 50 MHz 60 MHz 66 MHz 100 MHz T 20 ns 16,6 ns 15 ns 10 ns De todas as opções apresentadas para este item, a que possui menores números resulta em maior velocidade. Por exemplo, “3-1-1-1” é mais rápido que “3-2-2-2”. Entretanto, é preciso verificar se esses números menores realmente podem ser usados. Se o tempo destinado às leituras da cache for muito pequeno, o PC pode simplesmente não funcionar, devido a erros de leitura na memória cache. Quando usamos a auto-configuração no Advanced Chipset Setup, este item, assim como todos os outros relacionados com o acesso da memória, são programados com valores default eficientes e seguros. O uso de valores mais “apertados” é considerado um “envenenamento”, e pode não funcionar. Cache Write Wait State Também é encontrado nos Setups de placas de CPU que possuem cache L2 externa. As opções apresentadas são “0 WS” e “1 WS”. Serve para aplicar uma prorrogação no tempo para operações de escrita na memória cache externa. Digamos que as leituras sejam feitas em modo 3-2-2-2, o que significa, três ciclos para a primeira leitura e dois ciclos para cada uma das outras três leituras consecutivas (lembre-se que os dados da cache são lidos em 4 grupos de 64 bits). As transferências de dados do processador para a cache externa podem seguir esses mesmos tempos, caso usemos a opção “0 WS”, ou pode utilizar um estado a mais, caso usemos a opção “1 WS”. No caso, o ciclo de escrita na cache obedeceria ao padrão 4-3-3-3. Em geral, podemos usar a opção “0 WS”, fazendo com que as escritas e leituras na cache externa sejam feitas na mesma velocidade. DRAM Read Cycle Capítulo 25 – CMOS Setup 25-31 Assim como ocorre com a memória cache, as memórias DRAM também operam com ciclos de 4 leituras ou escritas consecutivas. Este item do Setup define quantos períodos de tempo são usados em cada uma das leituras. Por exemplo, o esquema 7-3-3-3 indica que são usados 7T para ter acesso ao primeiro grupo de 64 bits, e 3T para cada uma das outras três leituras seguintes. Memórias EDO DRAM podem operar com valores menores (por exemplo, 6-2-2-2) que no caso das memórias DRAM comuns, e memórias SDRAM podem usar ciclos ainda mais rápidos, como 3-1-1-1. Em geral, o BIOS detecta automaticamente o tipo de DRAM usada e programa este ciclo de leitura, levando em conta a segurança e a eficiência. Este é um envenenamento que em geral não vale a pena ser feito, já que o desempenho da cache tem um papel muito mais significativo que o desempenho da DRAM. DRAM Write Wait State Assim como ocorre nas leituras, as operações de escrita na DRAM também são feitas em seqüências de 4 grupos de 64 bits (apesar de também poderem ser feitas escritas individuais). Este item possui duas opções: “0 WS” e “1 WS”. Quando é usado “0 WS”, o ciclo de escrita na DRAM segue a mesma temporização do ciclo de leitura. Quando usamos “1 WS”, as escritas terão um tempo adicional de um período. RAS to CAS Delay Os endereços de memória são enviados para a DRAM em duas etapas, chamadas de “linha” e “coluna”, que são acompanhados dos sinais RAS e CAS. Este item do Setup serve para definir o tempo entre o RAS e o CAS. Um tempo menor pode fazer com que os dados da DRAM sejam lidos mais rapidamente, mas este envenenamento não vale a pena ser tentado. Lembramos mais uma vez que a cache tem um papel muito mais significativo que a DRAM no que diz respeito ao desempenho. DRAM Write CAS Pulse Depois que o sinal CAS chega à DRAM, este deve permanecer ativo durante um certo intervalo de tempo. Quanto menor for este intervalo, mais cedo terminará o ciclo de acesso à memória DRAM, mas por outro lado, isto pode fazer o funcionamento do PC ficar instável. É recomendável deixar este item programado na opção default, que é preenchida na Auto Configuração. DRAM CAS Precharge Time Aqui está mais um item que deve ser preferencialmente deixado com sua programação default, caso contrário o funcionamento da memória poderá 25-32 Hardware Total ficar instável. Quando uma célula de memória é lida, seu conteúdo é apagado, mas é automaticamente re-escrito. O Precharge Time é o tempo necessário para fazer esta correção. Usando um tempo menor, o tempo total usado no ciclo de acesso à memória será menor. DRAM RAS to MA Delay Os endereços enviados para a memória DRAM são divididos em duas partes, chamadas de linha e coluna. A divisão do endereço completo em duas partes que são enviadas, uma de cada vez, é chamada de multiplexação. O Sinal MA (Multiplex Address) serve para substituir o endereço de linha pelo endereço de coluna. Este item do Setup serve para indicar, quanto tempo após a ativação do sinal RAS, será feita a multiplexação, ou seja, o envio do endereço de coluna. É recomendável deixar este item no modo default. SDRAM RAS to CAS Delay Para uma DRAM funcionar, seja ela FPM DRAM ou EDO DRAM, necessita da ativação seqüenciada de 3 sinais digitais: RAS (Row Address Strobe), MA (Multiplex Address) e CAS (Column Address Strobe). A SDRAM utiliza apenas dois desses sinais: RAS e CAS, já que o seu sinal MA é gerado internamente. Este parâmetro define o intervalo de tempo entre os sinais RAS e CAS. Quanto menor é o intervalo, mais rápido será o funcionamento das memórias, mas também pode ocorrer mau funcionamento. Usar valores default, ou valores médios, representa a opção mais segura. Por exemplo, se forem apresentadas as opções 2 e 3, escolha 3 para que o funcionamento seja seguro. Escolha 2 se você quer aumentar o desempenho, mas isto deve ser considerado como um teste. Poderá deixar assim se o PC não apresentar problemas de mau funcionamento. SDRAM RAS Precharge Time Este parâmetro é mais um envenenamento. As memórias DRAM, seja qual for o tipo, necessitam de um período de pré-carga (Precharge Time) antes de serem acessadas. Se este período não for respeitado, podem ser apagados os bits armazenados. Usar valores menores é um envenenamento, ou seja, faz o PC ficar mais rápido, mas pode causar instabilidades no funcionamento. SDRAM Timing Latency Pode ser programado com duas opções: Manual e Auto. Ao usarmos a opção manual, podemos ter acesso aos parâmetros que definem a temporização das memórias. Capítulo 25 – CMOS Setup 25-33 DRAM Speed Algumas placas de CPU possuem a capacidade de programar automaticamente todos os itens relacionados com a temporização da DRAM, bastando que para isto seja fornecida a sua velocidade, ou seja, o seu tempo de acesso. Memórias mais rápidas suportam uma temporização mais “apertada” que memórias mais lentas. Em PCs que usam memórias SDRAM, este item pode oferecer opções como PC100/PC133, ou 100 MHz / 125 MHz / 133 MHz / 143 MHz / 166 MHz. Pode ainda aparecer com indicações de velocidade em ns (10 ns / 8 ns / 7.5 ns / 7 ns / 6 ns). DRAM Slow Refresh Este item provoca um pequeno aumento no desempenho da DRAM. A operação de Refresh consiste em uma seqüência interminável de leituras feitas na DRAM. Se essas leituras cessarem, os dados da DRAM são apagados, pois em geral ficam estáveis por apenas alguns milésimos de segundo. Antigamente, as DRAMs precisavam ser lidas uma vez a cada 2 ms (milésimos de segundo). As DRAMs atuais podem ser lidas em intervalos de tempo maiores, como 16 ms. Essas leituras provocam uma pequena perda de desempenho na DRAM, em geral inferior a 5%. Com o comando Slow Refresh, este período pode ser mais longo, o que faz com que a perda de desempenho seja menor. Em geral podemos habilitar este item, pois as DRAMs modernas o suportam. L2 Cache Policy A memória cache externa pode operar de dois modos: Write Through e Write Back. No primeiro método, a cache externa acelera apenas as operações de leitura, e no segundo método, acelera também as operações de escrita. O segundo método oferece melhor desempenho que o primeiro, e deve ser preferencialmente utilizado. ISA Linear Frame Buffer Address Este item é necessário na instalação de algumas placas digitalizadoras de vídeo padrão ISA. Se o seu PC não possui placas deste tipo, deixe-o desabilitado. Placas digitalizadoras de vídeo possuem uma área de memória para onde os dados são continuamente transferidos durante o processo de digitalização. Esta área é chamada de Frame Buffer. O processador precisa ler esses dados digitalizados para que sejam transferidos para o disco durante o processo de digitalização. Muitas dessas placas exigem que este buffer fique localizado entre os endereços 15M e 16M. Algumas utilizam um buffer 25-34 Hardware Total com 1,5 MB, sendo então necessária a sua localização entre os endereços 14M e 16M. Para evitar que esta área de memória, localizada na placa digitalizadora de vídeo, entre em conflito com a DRAM, muitas placas de CPU possuem comandos que desabilitam uma área de memória DRAM. Esses comandos indicam o endereço (ISA Linear Frame Buffer Address) e o seu tamanho (ISA Linear Frame Buffer Size). Por exemplo, se uma determinada placa digitalizadora de vídeo possui um Frame Buffer com 1 MB, devemos fazer o seguinte: a) Programar o endereço do Linear Frame Buffer (LFB) na placa digitalizadora para 15 M. b) Programar no CMOS Setup o item ISA LFB Address para 15M. c) Programar no CMOS Setup o item ISA LFB Size para 1 MB. Esta programação cria um “buraco” na memória DRAM, por isso é chamada em alguns Setups de “Memory Hole”. Em geral, podemos utilizar uma outra área para realizar as leituras do Frame Buffer. Podemos acessá-lo através de uma janela de pequeno tamanho, localizada na memória superior. Desta forma, não estaremos criando uma descontinuidade na memória DRAM. ISA LFB Size Este item é o ISA Linear Frame Buffer Size, que opera em conjunto com o ISA Linear Frame Buffer Address, já explicado acima. Video Pallete Snoop Você provavelmente deixará este item desabilitado. Existem algumas placas SVGA especiais que são instaladas em conjunto com outra placa SVGA. Podemos ter uma placa SVGA no barramento ISA e outra no barramento PCI. Uma placa pode estar apresentando a imagem normal, enquanto a outra apresenta, por exemplo, um filme exibido em uma janela. Em certos casos, podem ocorrer problemas devido a incompatibilidades geradas por acessos simultâneos às duas placas. Com esta opção habilitada, o problema pode ser resolvido. AGP Aperture Size Indica qual é o espaço da memória DRAM da placa de CPU que pode ser usado por uma placa de vídeo AGP para armazenamento de texturas. São normalmente oferecidas opções como 4 MB, 8 MB, 16 MB, 32 MB, 64 MB, 128 MB e 256 MB. Usar um valor muito grande significa que os programas gráficos têm permissão para usar mais memória. Valores mais baixos limitam o espaço de memória a ser usada para este fim. Uma boa aproximação é usar aqui, metade do tamanho da memória RAM disponível. Não significa Capítulo 25 – CMOS Setup 25-35 que todo esse espaço será usado para armazenamento de texturas, ele apenas especifica um limite máximo, quando estiverem em execução programas gráficos tridimensionais. Durante o uso desses programas, o funcionamento deverá ser normal se você escolher para este parâmetro, a metade do tamanho total da memória. Se ocorrerem problemas de falta de memória para o programa, você pode diminuir este parâmetro no CMOS Setup, deixando assim menos memória livre para as texturas e mais memória livre para os programas. Se o problema for falta de memória para armazenar texturas, você terá polígonos em branco na execução dos programas gráficos. Aumente então este parâmetro no CMOS Setup. Se nenhum dos dois ajustes funcionar, experimente reduzir a resolução gráfica dos programas tridimensionais em uso. Latency Timer (PCI Clocks) Este é um importante parâmetro do barramento PCI. Em geral deve ser deixado na sua opção default. Serve para definir um limite de tempo máximo para que uma interface assuma o controle do barramento PCI. Uma vez que uma interface tenha assumido o controle do barramento, ela terá direito a um período limitado de tempo para realizar sua transferência de dados. Ao término deste período, caso a transferência não tenha terminado, será provisoriamente suspensa para dar chance de outras interfaces realizarem suas transferências. Cada uma dessas transferências será também limitada pelo Latency Timer. Depois que as outras interfaces terminarem suas transferências (mesmo que não terminem, serão suspensas para continuar depois), a interface que teve sua transferência paralisada pelo término do seu período reservado pelo Latency Timer, poderá prosseguir de onde parou. Este mecanismo evita que uma interface assuma o controle do barramento PCI por um período muito longo, prejudicando outras interfaces que precisam realizar suas transferências. O Latency Timer é programado em número de clocks PCI. Por exemplo em um barramento PCI de 33 MHz, cada período dura 30 ns. Ao programar o Latency Timer com o valor 32, estaremos dando a cada interface, o intervalo de 960 ns para que realizem suas transferências. Se a transferência não terminar neste tempo, será suspensa enquanto a interface aguarda a sua vez para continuar. Você encontrará nos Setups, opções para programar o Latency Timer com valores como 32, 64, 96, 128, até um máximo de 256. Em geral podemos optar pelas opções mais baixas, como 32 ou 64, que são inclusive os valores default usados pelo Setup. PCI Burst 25-36 Hardware Total O barramento PCI pode operar com transferências em modo Burst. Nas transferências normais, o circuito que requisita a transferência deve fornecer o endereço a ser acessado, e a seguir fornecer (ou receber) o dado. As transferências em modo Burst, por sua vez, precisam que seja fornecido apenas o endereço inicial, e a seguir, uma longa seqüência de dados é transmitida, sem que os endereços precisem ser novamente fornecidos. Este sistema é usado, por exemplo, para transferir dados para a memória de vídeo das placas SVGA, ou para transferir dados para a interface IDE. Entretanto, certas placas PCI podem não suportar transferências neste modo. Se forem observados problemas, por exemplo, nas imagens exibidas na tela, devemos desabilitar o item PCI Burst, o que fará com que as transferências sejam realizadas no modo convencional. System BIOS Cacheable Este item define se a área de memória ocupada pelo BIOS da placa de CPU deve ser ou não acelerada pela memória cache. Lembre-se que esta ROM é copiada para a DRAM, um mecanismo chamado Shadow RAM. Isto provoca um grande aumento de desempenho no processamento do BIOS. Com o item System BIOS Cacheable, o conteúdo do BIOS da placa de CPU, além de ser acelerado pela cópia para a DRAM, é ainda acelerado pela memória cache. Isto provocará uma melhora no desempenho do BIOS, o que é refletido, por exemplo, na elevada taxa de transferência externa do disco rígido quando operando em modo MS-DOS (em jogos, por exemplo). Video BIOS Cacheable É análogo ao item System BIOS Cacheable, exceto no que diz respeito ao BIOS da placa SVGA. Deve ser sempre habilitado, o que causará melhoria na velocidade de operação deste BIOS. Devemos deixar este item desabilitado, por exemplo, quando usamos uma placa SVGA antiga, de 16 bits, que não suporta a alta velocidade dos processadores modernos. 8 bit I/O Recovery Time Placas de expansão ISA podem não suportar a alta velocidade de operação dos processadores modernos. Mesmo com os seus ciclos de leitura e escrita sendo feitos na velocidade correta (a 8 MHz, como requer o barramento ISA), essas placas podem necessitar de um pequeno intervalo de tempo antes que estejam prontas para permitir a próxima operação de leitura ou escrita. Em geral, as operações de leitura e escrita no barramento ISA demoram 250 ns. Uma determinada placa pode precisar de um tempo de, digamos, cerca de 250 ns até que esteja pronta para a próxima operação. Este tempo é chamado de “Recovery Time”. Os processadores modernos Capítulo 25 – CMOS Setup 25-37 são capazes de realizar transferências de E/S seqüenciais, uma após a outra, sem descanso. Possuem instruções como “envie todos esses bytes para um determinado endereço de E/S, em seqüência”. Essa instrução é chamada de OUTSB (transmite seqüência de bytes para endereço de E/S), mas existem ainda outras: OUTSW (transmite seqüência de words para E/S), INSB (recebe seqüência de bytes) e INSW (recebe seqüência de words). A placa pode apresentar erros nessas operações, e para que não ocorram, é preciso fazer com que o processador realize pausas automaticamente quando estiver executando essas instruções especiais de E/S. Para isto, os Setups possuem a opção I/O Recovery Time. Muitos Setups possuem um único comando para este fim, outros possuem dois comandos independentes, um para operações de E/S de 8 bits, e outro para operações de E/S de 16 bits. As opções são dadas em número de clocks. Em geral, podemos usar o valor mínimo, já que resulta em maior velocidade de transferência de dados. Se forem observados problemas de mau funcionamento em placas ISA, devemos tentar programar este item com o seu valor máximo. As opções são medidas em número de períodos de clock. Podemos encontrar, por exemplo, valores desde 1 clk até 8 clk. 16 bit I/O Recovery Time Este item é análogo ao 8 bit I/O Recovery Time, exceto que diz respeito apenas às operações de E/S envolvendo 16 bits. Não diz necessariamente respeito a placas ISA de 16 bits. Mesmo sendo uma placa ISA de 16 bits, quase sempre possuem endereços de E/S que são acessados em grupos de 8 bits. Turbo Read Pipelining Aqui o termo “Pipelining” aplica-se a ciclos especiais de aceso à memória, no qual um grupo de 4 acessos é imediatamente seguido por outro. Parece complicado. Vejamos então outra forma de explicação. Os ciclos de acesso à memória DRAM consistem em 4 leituras consecutivas de grupos de 64 bits. Os tempos para essas leituras são medidos em períodos de clock. Digamos que a memória esteja operando no esquema 7-2-2-2, ou seja, são 7 períodos para ler o primeiro grupo de 64 bits mais dois ciclos para ler cada um dos três grupos seguintes. Logo depois de fazer uma transferência de 4 grupos de 64 bits, inicia-se em geral a transferência de mais 4 grupos de 64 bits. Este novo ciclo, em condições normais, teria que respeitar a mesma temporização do ciclo anterior, ou seja, 7-2-2-2. Entretanto, as memórias DRAM são capazes de transmitir longas seqüências em FPM (Fast Page Mode), desde que solicitadas. Podem realizar, por exemplo, uma transferência com a temporização 7-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2, e para isto basta que o chip controlador do seu acesso solicite este tipo de transferência. Este modo de 25-38 Hardware Total operação, no qual um ciclo de leitura é “emendado” com o seguinte, é chamado de Pipelined Read. Caso exista esta opção no seu Setup, habilite-a, pois é segura e causa melhoria no desempenho da DRAM. Peer Concurrency Este item, ao ser habilitado, permite que existam transferências sendo realizadas no barramento PCI, ao mesmo tempo em que existem transferências sendo realizadas entre o processador, a DRAM e a cache externa. Ao ser habilitado, oferece um sensível aumento no desempenho do sistema. Extended Cacheability Existe uma limitação nos chipsets antigos para processadores Pentium e similares (Soquete 7) no que diz respeito à área de memória sobre a qual a cache atua. Certos chipsets podem fazer com que a cache L2 atue apenas nos primeiros 64 MB. Qualquer área de memória DRAM que ultrapasse este valor não será acelerada pela cache. Outros chipsets podem manter a cache atuando sobre uma área maior, desde que seja indicado no Setup, qual é a faixa de DRAM a ser “cacheada”. Este item deve ser programado com o menor valor possível que seja superior à quantidade de memória DRAM instalada. Low CPU Clock Todas as placas de CPU antigas podem operar em duas velocidades, uma alta e uma baixa. Nos velhos tempos das placas de CPU que operavam com 16, 20, 25 ou 33 MHz, a velocidade baixa era em geral obtida com um clock de 8 MHz, ou outro valor próximo. Muitas placas de CPU modernas ativam sua baixa velocidade pela desabilitação total da cache interna e da externa. Existem ainda placas que desabilitam ambas as caches, e ainda diminuem o valor do seu clock. Pois bem, várias dessas placas permitem que seja escolhido o valor do clock de baixa velocidade, em geral através de uma fração do clock máximo. Por exemplo, em um Pentium-200, programar o “Low CPU Clock” com um fator 1/20, resultará em um clock de baixa velocidade em torno de 10 MHz. O processador estará operando em alta velocidade até que seja depressionado o botão Turbo, passando então a vigorar este valor baixo de clock programado. DRAM are xx bits wide Este parâmetro define o número de bits da memória DRAM. As opções são 64 e 72. Para completar 72 bits, é preciso usar memórias com paridade. Memórias DIMM/168 com paridade fornecem 72 bits, ao invés de 64, e memórias SIMM/72 com paridade fornecem 36 bits cada, ao invés de 32. Capítulo 25 – CMOS Setup 25-39 Esses bits adicionais podem ser usados para implementar uma técnica chamada ECC (Error Correction Code). Desta forma, eventuais erros na memória podem ser detectados, e em alguns casos, até corrigidos. Para isto não basta que a memória opere com 72 bits, mas também que o chipset seja capaz de usar o ECC. Data integrity Mode Este item indica como os 8 bits adicionais (dos 72, são 64 para dados e 8 para checagem) serão usados. Com a opção Disabled, esses bits serão ignorados. Com a opção ECC, será feita a detecção e correção dos erros, através de técnicas especiais de hardware. Com a opção EC (às vezes chamada de Parity), será apenas feita uma checagem de erro usando uma técnica chamada paridade. Esta técnica não permite corrigir erros, apenas detectar, sendo menos eficiente que o ECC. Se você utiliza memórias de 72 bits, é melhor usar a opção ECC. Legacy USB Support Deixe este item desabilitado. É habilitado apenas para permitir o uso de dispositivos USB antigos. Como você provavelmente vai utilizar dispositivos USB de fabricação recente (os antigos são bastante raros), não será necessário ativar o suporte a dispositivos USB antigos. PCI / PnP Setup As placas de CPU modernas possuem todos os recursos do padrão Plug and Play (PnP). Entretanto, nem sempre são utilizadas em sistemas 100% PnP. Podem ser usados sistemas operacionais que não são PnP (MS-DOS, Windows 3.x, OS/2), e também podem operar em conjunto com placas de expansão ISA que não são PnP. Seja qual for o caso, certos ajustes precisam ser feitos manualmente, e para isto essas placas possuem uma parte do seu Setup dedicado à definição de itens relacionados com as placas PCI (são todas elas PnP) e placas ISA, sejam elas PnP ou não. Boot with PnP OS / PnP Aware OS O BIOS PnP pode operar de duas formas diferentes: Gerenciar sozinho a configuração automática de dispositivos PnP, ou dividir esta tarefa com o Sistema Operacional, desde que este sistema também seja PnP. Este item (Boot with PnP Operating System) deve ser habilitado caso esteja em uso um sistema operacional PnP, como o Windows 95 /98/ME ou Windows 2000. PCI Slot 1 / 2 / 3 / 4 IRQ Priority 25-40 Hardware Total As placas de CPU com barramento PCI têm condições de associar de forma automática, uma interrupção para cada um dos seus 4 slots PCI. Essas interrupções são chamadas de INTA, INTB, INTC e INTD. O usuário pode programar este item com a opção Auto, e deixar que o BIOS escolha as interrupções a serem utilizadas. Muitos Setups nem mesmo permitem que o usuário interfira sobre esta escolha. Por outro lado, existem Setups que permitem que o usuário forneça certas informações, que devem ser obrigatoriamente utilizadas pelo BIOS. Podemos, por exemplo, interferir diretamente na escolha e no uso das interrupções. Se nosso PC for 100% PnP, a melhor coisa a fazer é deixar todos os itens relacionados com o PnP na opção Auto. Caso estejamos instalando algumas placas de expansão que não sejam PnP, teremos que fazer certas configurações de forma manual, como por exemplo, o uso das interrupções. Nesse caso, é importante que o Setup ofereça recursos para o selecionamento manual de diversos dos seus itens, como é o caso daquele que define o uso das interrupções. Este item deve ser preferencialmente programado na opção Auto, a menos que desejemos, em conseqüência da instalação de placas não PnP, direcionar manualmente uma interrupção específica para um slot PCI. IRQ 3 / 4 / 5 / 6 / 7 / 9 / 10 / 11 / 12 / 14 / 15 Esses itens são necessários para possibilitar a instalação de placas ISA que não sejam PnP. Placas ISA PnP (Ex: Sound Blaster 16 PnP) não necessitam que o usuário defina linhas de interrupção (IRQ) e canais de DMA. Esta definição é feita automaticamente pelo BIOS e pelo sistema operacional que seja PnP. Entretanto, podemos precisar instalar placas ISA não PnP. Neste caso, precisamos indicar no CMOS Setup quais são as interrupções e canais de DMA ocupados por essas placas, caso contrário, o BIOS provavelmente não detectará que esses recursos estão ocupados, e os destinará a outras placas. O resultado será um conflito de hardware. Esta série de itens servem para indicar se cada uma dessas interrupções está sendo usada por uma placa ISA não PnP, ou se está livre para ser usada por algum dispositivo PnP. Digamos por exemplo que estejamos utilizando uma placa de som ISA, não PnP, configurada com IRQ5, e uma placa de rede, ISA, não PnP, configurada com IRQ10. A programação desses itens deve ser portanto feita da seguinte forma: IRQ5: ISA IRQ10: ISA Demais IRQs: PCI / PnP Capítulo 25 – CMOS Setup 25-41 DMA Channel 0 / 1 / 3 / 5 / 6 / 7 Assim como determinadas interrupções podem estar ocupadas por placas ISA não PnP, o mesmo pode ocorrer com canais de DMA. Muitos Setups possuem itens para a indicação de cada um dos canais de DMA, informando ao BIOS se estão em uso por alguma placa ISA não PnP, ou se estão livres para serem usados por dispositivos PnP. Digamos por exemplo que estejamos utilizando uma placa de som não PnP, ocupando os canais DMA1 e DMA5 (o caso típico da Sound Blaster 16 não PnP). Devemos então programar esses itens da seguinte forma: DMA1: ISA DMA5: ISA Demais canais: PCI / PnP Reserved Memory Size É utilizado quando o PC possui placas de expansão ISA não PnP, dotadas de memórias ROM (não incluindo as placas SVGA). Um típico exemplo é o das placas controladoras SCSI e placas de rede com boot remoto (ambas em versões não PnP). Para instalar essas placas em um PC PnP, é preciso indicar no Setup qual é a faixa de endereços reservada para as suas ROMs. Os endereços das ROMs dessas placas devem ser selecionados manualmente, através de jumpers. No CMOS Setup, devemos indicar, tanto o endereço como o tamanho reservado para essas ROMs. Em geral temos para o tamanho (Reserved Memory Size), as opções Disabled, 16 kB, 32 kB e 64 kB. Como a grande maioria das placas de expansão não utilizam ROMs, podemos deixar este item na opção Disabled. Reserved Memory Address Aqui é indicado o endereço inicial reservado para as ROMs de placas de expansão ISA não PnP, como explicado acima. Em geral são apresentadas opções como C000, C400, C800, CC00, D000, D400, D800 e DC00. Seu valor default é C800, o endereço da área localizada logo após a ROM da placa SVGA. Assign IRQ to PCI VGA Card Este item faz com que a placa de vídeo tenha a ela destinada uma IRQ. Como norma geral, devemos deixá-lo habilitado, ou seja, deixar a placa de vídeo utilizar uma IRQ. Caso precisemos futuramente realizar a instalação de uma nova placa de interface e não existirem IRQs livres, podemos tentar fazer a placa de vídeo operar sem usar IRQ (algumas placas o permitem), deixando assim uma interrupção livre para a nova instalação. 25-42 Hardware Total Peripheral Configuration Esta parte do Setup define vários parâmetros de funcionamento das interfaces existentes na placa de CPU: Seriais, paralela, interfaces IDE e interface para drives de disquetes. Muitos desses itens podem ser programados com a opção Auto, deixando por conta do BIOS a programação. Para usuários mais avançados, a possibilidade de usar valores default diferentes pode ser uma característica muito oportuna, para possibilitar certos tipos de expansão. AGP 1x / 2x / 4x / 8x Mode As primeiras placas de CPU equipadas com slots AGP podiam operar apenas no modo 1x, com taxa de transferência de 266 MB/s. Posteriormente surgiram placas AGP 2x, 4x e 8x. Quando uma placa AGP é instalada no seu slot, é utilizado automaticamente o modo mais veloz permitido simultaneamente pela placa 3D e pela placa de CPU. Podemos entretanto usar este item para reduzir a velocidade máxima suportada pelo slot AGP da placa de CPU. Por exemplo, slots capazes de operar em até 4x podem ter a velocidade reduzida para 2x ou 1x. Este ajuste pode ser necessário para resolver problemas de compatibilidade com certas placas AGP. AGP Read/Write WS Este item, ao ser ativado, faz com que a placa AGP adicione um estado de espera (Wait State) ao acessar dados da memória DRAM. Pode ser necessária a sua ativação em casos de problemas no funcionamento de modos 3D. Onboard AC97 Modem Controller Onboard AC97 Audio Controller Muitas placas de CPU modernas, mesmo as de alto desempenho, possuem circuitos de áudio embutidos. Algumas possuem também circuitos de modem. Podemos através do Setup, habilitar essas interfaces para que possamos usá-las, ou então desabilitá-las para permitir a instalação de placas de expansão correspondentes. Game Port Function Na maioria das placas de CPU com áudio onboard, encontramos também uma interface para joystick. Este comando permite habilitar e desabilitar esta interface. Sound Blaster Emulation Capítulo 25 – CMOS Setup 25-43 A compatibilidade com placas Sound Blaster é um requisito importante para sonorizar programas que operam no modo MS-DOS. Várias placas de CPU com áudio onboard podem operar neste modo de compatibilidade. Neste caso devemos habilitar a “emulação de Sound Blaster”. Sound Blaster I/O Address, IRQ e DMA A seção “Sound Blaster” é um dispositivo de legado, ou seja, não opera em modo Plug and Play. Por isso precisa que seus recursos de hardware sejam configurados manualmente. A configuração padrão para esses recursos é:    Endereço 220 IRQ 5 DMA 1 (8 bits) e 5 (16 bits) Alguns programas antigos para MS-DOS só funcionam com a configuração padrão, portanto ela é a mais recomendável. MPU 401 / MPU 401 Base Address A MPU 401 é uma UART (interface serial) existente nas placas Sound Blaster. Todas as placas de som possuem um circuito semelhante. Nas placas de CPU com som onboard, compatível com a Sound Blaster, podemos habilitar ou desabilitar este circuito, bem como escolher o seu endereço. Ele deve ser desabilitado se quisermos instalar uma placa de som avulsa. Se usarmos o som onboard, deixamos a MPU 401 habilitada. O seu endereço padrão é 300. FM Enable Este é mais um recurso das placas Sound Blaster. Trata-se do sintetizador MIDI, usado para gerar os sons dos instrumentos musicais. Para total compatibilidade com as placas Sound Blaster, este item deve ficar habilitado. O endereço da interface é 388. Onboard Video São bastante comuns atualmente as placas de CPU com vídeo onboard. A maioria dessas placas de CPU permite a instalação de uma placa de vídeo avulsa, PCI ou AGP. Podemos então desabilitar totalmente os circuitos de vídeo onboard. A seqüência de operações a serem feitas é a seguinte: 1) Ainda com o vídeo onboard, desabilitamos este item no CMOS Setup. 2) Usamos o comando Salvar e Sair. 25-44 Hardware Total 3) Depois de alguns segundos, desligamos o PC. 4) Instalamos a nova placa de vídeo e nela ligamos o monitor. 5) Ligamos o PC e a nova placa de vídeo estará ativa. Video Sequence (PCI/AGP) Muitas placas de CPU com vídeo onboard não permitem que este vídeo seja desabilitado, apesar de ser possível a instalação de uma placa de vídeo avulsa. Ambos os circuitos de vídeo ficarão ativos, mas temos que definir qual deles é o primário, ou seja, o que é usado como padrão. Muitas dessas placas não possuem slot AGP. O vídeo onboard é internamente ligado ao barramento AGP através do chipset, e apenas placas PCI podem ser instaladas. Neste caso, AGP é sinônimo de onboard, e PCI é sinônimo de placa avulsa. Usamos a seqüência PCI/AGP para usar como padrão, a placa de vídeo avulsa. Note que esta combinação PCI/AGP não é geral. Existem placas de CPU com vídeo onboard e ainda equipadas com slot AGP. Nesses casos, este item do Setup aparece com outros nomes, como “Onboard / AGP”. On Board IDE Ports As placas de CPU modernas possuem duas interfaces IDE, sendo uma primária e outra secundária. Assim como várias outras interfaces existentes nessas placas de CPU, as interfaces IDE podem ser habilitadas ou desabilitadas. Por exemplo, se não estivermos usando a interface secundária, podemos desabilitá-la, evitando assim que uma interrupção (em geral a IRQ15) seja ocupada desnecessariamente. Da mesma forma, podemos utilizar interfaces IDE existentes em placas de expansão, e neste caso, devemos desabilitar as interfaces IDE da placa de CPU. Este item em geral possui opções como:     None Primary Only Secondary Only Both (ambas ficam ativas) IDE 0 Master Mode Como sabemos, os dispositivos IDE podem realizar transferências de dados em vários modos, desde o PIO Mode 0 (o mais lento) até o PIO Mode 4 ou Ultra DMA 33/66/100 (os mais rápidos). Certos chipsets permitem que uma interface opere em um modo, enquanto a outra interface opera em outro modo. Por exemplo, podemos ter a interface primária operando em PIO Mode 4, e a secundária operando em PIO Mode 0. Ao ligarmos em uma Capítulo 25 – CMOS Setup 25-45 mesma interface, dois dispositivos IDE, sendo um capaz de operar em Mode 4, e outro mais antigo, capaz de operar apenas em Mode 0, podem ocorrer problemas de mau funcionamento (isto ocorre com o chipset i430FX, mas nos chipsets mais modernos, a mistura é permitida). O BIOS fará então a redução automática de velocidade desta interface para o Mode 0, o que prejudica o desempenho dos dispositivos mais velozes. Uma solução para este problema é usar os dispositivos rápidos em uma interface (Ex: discos rígidos) e os dispositivos mais lentos (Ex: Drives de CD-ROM que são IDE mas não Enhanced IDE) na interface secundária. Os chipsets mais modernos são capazes de utilizar, mesmo dentro de uma mesma interface IDE, dispositivos operando em diferentes velocidades. Quando o chipset possui esta capacidade, existem itens que definem a velocidade de operação dos dispositivos Master e Slave de cada uma das interfaces IDE, de forma independente. IDE 0 Slave Mode IDE 1 Master Mode IDE 1 Slave Mode Estes três itens têm a mesma explicação do item anterior. Servem para definir individualmente a taxa de transferência de cada um dos possíveis dispositivos IDE. Multi-sector transfers / IDE HDD Block Mode Habilita as transferências de dados em “Block Mode”, ou seja, são transferidos múltiplos setores, ao invés de apenas um de cada vez. Isto resulta em aumento no desempenho do disco rígido. On Board FDC Habilita ou desabilita a interface para drives de disquetes existente na placa de CPU. Devemos desabilitar esta interface caso desejemos utilizar uma interface para drives existente em uma placa de expansão. On Board Serial Port 1/2 Na verdade são dois itens, um para a primeira e outro para a segunda porta serial existente na placa de CPU. Esses itens servem para habilitar ou desabilitar cada uma dessas interfaces. Em certos casos especiais, podemos querer desabilitar uma delas. Por exemplo, quando um PC possui muitas placas de expansão e todas as interrupções de hardware já estão ocupadas, será preciso desabilitiar a segunda porta serial para permitir a instalação de uma placa fax/modem. 25-46 Hardware Total On Board Parallel Port Este item habilita ou desabilita a interface paralela existente na placa de CPU. Em geral podemos deixar esta interface habilitada, mas em certos casos especiais, quando temos muitas placas de expansão instaladas e todas as interrupções de hardware estão ocupadas, desabilitar a porta paralela (caso o PC não possua impressora) pode ser a melhor forma de conseguir uma interrupção livre. On Board Printer Mode As interfaces paralelas existentes nas placas de CPU modernas podem operar em três modos: Normal, EPP e ECP. Através deste item, escolhemos o modo desejado. O modo ECP é o mais indicado para as impressoras modernas, desde que elas estejam ligadas ao PC através de um cabo apropriado. Este cabo possui a indicação “IEEE 1284” no seu conector ou ao longo do fio. Quando usamos um cabo comum, devemos programar a porta paralela para o modo Normal ou Compatible, caso contrário poderão ocorrer problemas no funcionamento da impressora. Parallel Port Address As portas paralelas podem ocupar três endereços de E/S diferentes: 378, 278 e 3BC. Graças a este endereçamento, um PC pode ter até três portas paralelas, chamadas respectivamente de LPT1, LPT2 e LPT3. Desde que a interface paralela da placa de CPU seja a única existente no PC, qualquer um dos três endereços pode ser escolhido. Caso façamos a instalação de uma placa de expansão que já possua uma interface paralela, precisamos descobrir o seu endereço (em geral selecionado através de jumpers), e configurar a interface paralela da placa de CPU com um endereço diferente. Podemos entretanto fazer o contrário, ou seja, deixar inalterado o endereço da porta paralela da placa de CPU, e alterar o endereço da porta paralela na placa de expansão. Serial Port 1/2 IRQ Com esses dois itens, selecionamos as interrupções usadas pelas duas interfaces seriais. O padrão é COM1/IRQ4 e COM2/IRQ3, mas podemos utilizar outras interrupções. Parallel Port IRQ Capítulo 25 – CMOS Setup 25-47 A porta paralela pode utilizar a IRQ7, caso esteja configurada com o endereço 378, ou a IRQ5, caso esteja configurada com o endereço 278. Entretanto, outras interrupções podem ser usadas. Parallel Port DMA Channel Quando a porta paralela opera em modo ECP, devemos indicar um canal de DMA para a realização de suas transferências. É usado um canal de 8 bits. Como o canal 2 está sempre ocupado pela interface de drives, as opções são DMA0, DMA1 e DMA3. Em geral, podemos usar qualquer uma delas. Caso você possua alguma placa de interface que opere com DMA, você deve evitar o canal correspondente. Por exemplo, as placas de som utilizam em geral o canal DMA1, e portanto você deve evitar o seu uso, optando pelos canais 0 ou 3. UART 2 use Infrared Placas de CPU atuais permitem que a COM2 possa ser usada para a conexão de dispositivos que fazem transmissão por raios infravermelhos. Uma pequena placa é encaixada em um conector da placa de CPU, relativo à COM2. Esta placa é ligada a um fio, na extremidade do qual existe um transmissor e um receptor infravermelhos. Desta forma, um mouse sem fio pode transmitir dados para o PC. Outros dispositivos podem fazer transmissão e recepção. Se não quisermos programar a COM2 para operar com dispositivos infravermelhos, deixamos este item na opção Disabled. Primary Master DMA Mode Aqui é indicado se o disco rígido IDE irá operar em modo DMA. Os discos IDE de fabricação mais recente podem trabalhar no modo Ultra DMA 33/66/100, que resultam na taxa de transferência de 33 MB/s, 66 MB/s e 100 MB/s, respectivamente. Esses discos rígidos são anunciados no comércio como Ultra DMA, Ultra ATA ou Ultra IDE. Modelos um pouco mais antigos, que tipicamente operam em PIO Mode 4 (16,6 MB/s) podem ser programados para operar no modo Multiword DMA type 2. Discos rígidos mais novos podem operar em modos Ultra DMA. Os modos Ultra DMA mais comuns são o 2, 4 e 5 (33 MB/s, 66 MB/s e 100 MB/s), mas existem ainda os modos 0, 1 e 3, menos usados (16,6 MB/s, 25 MB/s e 44 MB/s). Este item do Setup permite escolher o modo DMA máximo que a interface IDE irá utilizar. 25-48 Hardware Total Primary Slave DMA Mode Secondary Master DMA Mode Secondary Slave DMA Mode Tem o mesmo significado que o Primary Master DMA Mode, exceto que aplicam-se aos demais dispositivos IDE presentes. Security Em geral, esta parte do Setup possui apenas dois comandos, sendo um para cadastramento de senha, e outro relacionado com detecção de vírus. Password Tome muito cuidado para não cadastrar uma senha e depois esquecê-la. Você poderá ficar impossibilitado de usar o Setup, ou então de executar um boot e usar o Setup, dependendo de como está programado o item Password Checking Option, no Advanced CMOS Setup. Se você pretende usar uma senha, anote-a em um local seguro. Quando o usuário esquece a senha, é preciso apagar os dados do chip CMOS. Isto faz com que a senha seja desligada, mas será preciso reprogramar todo o Setup novamente. O manual da placa de CPU sempre traz instruções sobre como realizar esta operação. Quando usamos o comando Password, o Setup nos pede que seja digitada uma senha, apresentando a mensagem Enter New Password. Depois de digitada, é apresentada a mensagem Re-Enter New Password. É preciso digitá-la novamente, para confirmação. Caso já tenha sido anteriormente cadastrada uma senha, o Setup pedirá antes que seja digitada a senha atual, apresentando a mensagem Enter Current Password. Sem saber a senha antiga, não é possível cadastrar uma senha nova. Se quisermos desabilitar a senha, basta responder ENTER à pergunta Enter New Password. Depois que a senha estiver cadastrada, a checagem será feita de acordo com o item Password Checking Option, definido no Advanced CMOS Setup. Programe este item da seguinte forma: Setup, se você quer que seja pedida a senha apenas para uso do CMOS Setup. Desta forma, qualquer um poderá usar o PC, mas apenas mediante o fornecimento da senha será possível utilizar o Setup. Always. A senha será sempre requisitada, tanto para executar um boot, como para acessar o Setup. Capítulo 25 – CMOS Setup 25-49 Anti Virus Quase todos os BIOS são capazes de detectar possíveis contaminações por vírus de PC, através do monitoramento das operações de escrita no setor de boot e na tabela de partições do disco rígido. Essas áreas são monitoradas porque a maioria dos vírus se instalam nelas. Quando deixamos esta opção habilitada, qualquer operação de gravação em uma dessas áreas é imediatamente seguida de uma mensagem alertando o usuário sobre uma possível contaminação, e perguntando se a operação deve ou não ser realizada. Em geral, o usuário pode escolher três caminhos: Permitir a gravação, não permitir a gravação ou executar um boot. A gravação deve ser permitida apenas quando estão em uso programas que realmente gravam nessas áreas, como por exemplo, o FDISK e o FORMAT, usados no processo de inicialização do disco rígido. Também durante a instalação de sistemas operacionais ocorrem essas gravações, que devem ser permitidas. Por outro lado, se a mensagem alerta sobre vírus ocorre durante o uso de programas comuns, a melhor coisa a fazer é executar um boot e tomar providências para detectar e eliminar eventuais vírus existentes no PC. IDE Setup Esta parte do Setup contém itens relacionados com as interfaces IDE e com os discos rígidos. Alguns desses itens podem ser encontrados em outras partes do Setup, como no Advanced CMOS Setup e no Peripheral Configuration Setup. Auto Detect Hard Disk Este comando realiza a detecção automática de todos os discos rígidos instalados, seja na interface IDE primária, seja na secundária. Sempre serão detectados os parâmetros relacionados com a geometria lógica do disco, como o número de cilindros, cabeças e setores. Em geral, outros parâmetros como LBA, Block Mode, PIO Mode e 32 bit transfers poderão ser também detectados. Entretanto, nada impede que esses itens sejam detectados e programados por comandos independentes do IDE Setup. Certos Setups possuem um único comando que faz a detecção de todos os discos IDE instalados. Outros possuem comandos independentes para a detecção dos 4 dispositivos possíveis: Primary Master, Primary Slave, Secondary Master e Secondary Slave. LBA Mode Em geral este recurso é aplicado de forma independente para cada um dos 4 possíveis discos IDE. Serve para ativar o Logical Block Addressing, a função que permite o endereçamento de discos com mais de 504 MB. Como os PCs 25-50 Hardware Total modernos sempre utilizarão discos com capacidades acima deste valor, o LBA deve permanecer sempre habilitado. Deixe este item desabilitado apenas se for instalar discos rígidos muito antigos, com menos de 504 MB. IDE Block Mode Este recurso ativa transferências de dados em bloco. Ao invés do disco transferir um setor de cada vez, transfere uma seqüência de vários setores. Contribui para aumentar a taxa de transferência externa do disco rígido. IDE PIO Mode Permite o selecionamento da taxa de transferência do disco. O mais lento é o PIO Mode 0, usado nos discos rígidos antigos. O mais veloz é o PIO Mode 4, que chega a 16,6 MB/s. Todos os atuais discos IDE, chamados de EIDE ou Fast ATA-2, podem suportar o PIO Mode 4. No caso do usuário desejar aproveitar um disco rígido um pouco mais antigo (aqueles velhos modelos abaixo de 500 MB), provavelmente não poderá usar o PIO Mode 4, mas poderá tentar usar modos mais velozes que o PIO Mode 0, como os modos 1, 2 e 3. Note que os discos rígidos mais novos não utilizam mais os modos PIO. Operam em modos DMA (ATA-33, ATA-66 e ATA-100). IDE 32 bit Transfers Este comando faz com que as interfaces IDE passem a receber e transmitir dados para o processador em grupos de 32 bits, ao invés de apenas 16. Podemos desta forma conseguir um pequeno aumento na taxa de transferência externa. Power Management Os PCs modernos possuem um recurso que até pouco tempo atrás só estava disponível em PCes portáteis: o gerenciamento de energia. Consiste em uma monitoração do uso do PC, e ao detectar inatividade durante um período preestabelecido, colocar o PC e seus dispositivos em estados de baixo consumo de energia. É um procedimento muito similar ao usado nos “Screen Savers” (economizadores de tela). A diferença é que, ao invés de simplesmente prolongar a vida do monitor, o objetivo principal é a economia de energia. Existem ainda funções para ligamento automático do PC, desde que ocorram determinados eventos. Nos PCs portáteis, o gerenciamento de energia tem como principal objetivo, prolongar a autonomia da bateria. Nos PCs comuns (chamados de “Desktops”), a economia de energia também é importante. O resultado é Capítulo 25 – CMOS Setup 25-51 imediatamente refletido na conta de energia elétrica. Pode parecer pouco para quem possui apenas um PC, mas é muito para empresas que possuem centenas, e até milhares de PCs. O monitoramento das atividades não é feito apenas no teclado do mouse, como ocorre com os protetores de tela. Os chipsets usados nas placas de CPU são capazes de monitorar por hardware, linhas de interrupção e canais de DMA, dando ao usuário maior flexibilidade nos critérios para o ativamento de modos de baixo consumo. Modo Standby Neste modo, ocorre uma boa redução no consumo de energia. Menos tempo será preciso para que o equipamento volte ao estado “ligado”. Um monitor, por exemplo, ao ser colocado em estado “standby”, inibe o amplificador de vídeo, fazendo com que a tela fique escura, mas mantém em funcionamento a maioria dos seus circuitos internos. Com o simples toque em uma tecla, ou o movimento do mouse, ou qualquer atividade, o monitor volta ao seu estado normal, em poucos segundos. Power Management Este é o comando que ativa as funções de gerenciamento de energia. Suas opções são Enabled e Disabled. Quando desabilitado, o PC não estará usando os recursos de gerenciamento, e todos os itens seguintes do Power Management Setup ficarão inativos e inacessíveis. Ao habilitar este item, teremos acesso aos itens seguintes. Remote Power On O Windows permite que o PC seja ligado, desde que esteja em modo Standby ou Suspend, caso ocorra uma chamada a partir de um modem externo. Esta opção serve para permitir que essas chamadas “acordem” o PC para que faça o atendimento. O PC pode por exemplo, ser ligado automaticamente para receber um fax, e depois de algum tempo voltar a “dormir”. RTC Alarm Resume from Soft OFF Este item é usado para programar uma data e hora para que o PC seja ligado automaticamente. ACPI Aware OS 25-52 Hardware Total Aqui deve ser indicado se o sistema operacional possui suporte para ACPI (Advanced Configuration and Power Interface). É o caso do Windows 98 e superiores, mas não do Windows 95. Este recurso é necessário para que o PC possa realizar um Instant On, ou seja, voltar ao funcionamento imediatamente a partir de um estado de hibernação ou Standby, sem a necessidade de realizar um novo boot. Power Button Funcion Indica como o botão Power do gabinete irá operar. Pode desligar o PC, ou então colocá-lo em standby. Note que esta programação também pode ser feita através de uma configuração apropriada do Windows. Power Supply Type Algumas placas de CPU podem funcionar tanto em fontes/gabinetes AT como no padrão ATX. Possuem inclusive dimensões compatíveis simultaneamente com ambos os padrões, e possuem dois conectores de alimentação independentes, um para cada tipo de fonte. Caso seja conectado a uma fonte padrão AT, várias das funções avançadas de gerenciamento de energia ficarão indisponíveis, como por exemplo, o modo standby. O PC só poderá ficar totalmente ligado ou totalmente desligado. Este item do CMOS Setup serve para indicar qual é o tipo de fonte na qual a placa de CPU está ligada, e a partir daí o BIOS ativará ou não as funções de economia de energia. LAN Wake-Up Este comando faz com que o PC possa “acordar” do estado suspended quando ocorrer chegada de dados através de uma rede local. Fan Monitor xxx RPM Certas placas de CPU possuem sensores que monitoram a velocidade de rotação de ventiladores do processador e do gabinete, temperatura do processador e outros parâmetros críticos. Este item serve para que possamos, através do CMOS Setup, checar como estão esses parâmetros. Não precisamos entretanto monitorá-los através do CMOS Setup. As placas de CPU que possuem funções de monitoramento são acompanhadas de um software chamado DMI (Desktop Management Interface), que roda sob o Windows, e avisa o usuário em caso de aquecimento do processador, falha nos ventiladores, etc. Este item é apenas uma forma adicional de fazer essa checagem sem precisar carregar o sistema operacional. Quando alguns dos itens monitorados estão fora da faixa normal no instante do boot, é Capítulo 25 – CMOS Setup 25-53 apresentada uma mensagem de erro. O usuário deve pressionar F1 e entrar no Power Management Setup para checar qual é o problema. A maioria das placas de CPU modernas podem controlar três ventiladores: CPU Fan – o cooler ligado ao processador Chassis Fan – ventilador opcional, instalado na parte frontal do gabinete Power Supply Fan – ventilador opcional, na parte traseira do gabinete Nesse caso o CMOS Setup permite monitorar as rotações desses três ventiladores. Através de um software DMI, que é executado em segundo plano, o usuário pode ser alertado em caso de falha em um desses ventiladores. Thermal Monitor xxxC/xxxF ou CPU Current Temperature Este item serve para checar, através do CMOS Setup, como está a temperatura interna do processador, sem que para isto seja preciso carregar o software DMI no ambiente Windows (veja o item Fan Monitor xxx RPM acima). Motherboard temperature monitor As placas de CPU modernas podem informar não apenas a temperatura do processador, mas também a temperatura interna do gabinete. Ao manter a temperatura interna do gabinete baixa, estamos contribuindo para reduzir a temperatura do processador. O ideal é permitir que esta temperatura esteja no máximo entre 40 e 45 graus. Se a temperatura aumentar devemos tomar providências para melhorar a refrigeração. Usar ar condicionado, organizar os cabos flat no interior do gabinete para não bloquear o fluxo de ar, instalar um cooler adicional na parte frontal do gabinete são algumas providências que ajudam bastante. Voltage Monitor Este item serve para checar, através do CMOS Setup, os valores que constam nas saídas dos reguladores de voltagem da placa de CPU. São mostradas as tensões nominais (ou seja, o que deveria estar marcando) e os valores medidos pelo Setup. Tolerâncias pequenas são permitidas, como 5% para mais ou para menos. Valores fora da faixa de tolerância são informados automaticamente quando o PC é ligado. CPU Overheat Warning Temperature 25-54 Hardware Total Informa a temperatura a partir da qual deve ser considerado excessivo o aquecimento do processador. O valor poderá ser de 55, 60, 65, 70 graus, dependendo do processador. Utilize o valor default programado pelo Setup. CPU Overheat Clock Down Quando a temperatura do processador é elevada acima do limite programado no item CPU Overheat Warning Temperature, o seu clock é automaticamente reduzido, o que provocará uma redução na temperatura, fazendo com que volte a um limite seguro. Normalmente são oferecidas opções que são porcentagem do clock máximo, como 25%, 50% e 75%. Se o seu PC se tornar inexplicavelmente lento depois de alguns minutos de uso, o problema pode ser aquecimento do processador, seguido de redução automática do clock. IDE Drive Power Down Indica se o disco rígido deve ou não entrar em baixo consumo de energia, junto com o resto do sistema. Quando ativamos este item, o disco rígido terá desligado o seu motor principal, ou seja, cessa a sua rotação. Na volta das atividades, será preciso aguardar alguns segundos até que o motor seja ligado e atinja sua velocidade normal. Monitor Power Down Ao ser habilitado este item, o monitor será colocado em estado de baixo consumo após detectado um período de inatividade no sistema. A economia de energia obtida será grande, pois um monitor em geral consome cerca de 100 watts. Suspend-to-RAM (STR) Capability Este estado de economia de energia pode ser usado, desde que todo o hardware seja totalmente compatível, bem como os seus drivers. Neste modo, praticamente todo o PC é desligado, exceto a memória DRAM. Ao movimentarmos o mouse ou usarmos o teclado, o PC voltará a ficar 100% ligado, depois de cerca de 5 segundos. Pode ser necessário instalar drivers mais recentes para as placas do computador (CPU, som, vídeo, etc) para que este recurso funcione. Inactivity Timer Neste item podemos programar o tempo de inatividade necessário para que o PC entre em estado de baixo consumo de energia. Em alguns Setups, existe um único contador de tempo. Em outros, existem contadores Capítulo 25 – CMOS Setup 25-55 independentes para que seja ativado o Standby Mode, e o Suspend Mode. Por exemplo, podemos programar um PC para que entre em Standby após, digamos, 10 minutos de inatividade, e para que entre em Suspend depois de ficar, digamos 20 minutos em Standby. Monitor IRQ Não se trata de um item, e sim, vários itens, um para cada interrupção. Através dele indicamos quais interrupções devem ser monitoradas para, após inatividade em todas elas, o sistema entrar em estado de baixo consumo de energia. Também serve para indicar quais dispositivos podem levar o sistema à atividade normal. Digamos que queremos que o PC volte ao normal para, por exemplo, fazer a recepção de um fax. Será preciso saber qual é a interrupção usada pela placa fax/modem, e habilitar o seu monitoramento no Setup. Em caso de dúvida, habilitamos o monitoramento de todas as interrupções. Monitor DMA Serve para monitorar atividades nos canais de DMA. São na verdade vários itens independentes, um para cada canal de DMA. Quando habilitamos esses itens, esses canais de DMA serão incluídos na lista de dispositivos que são monitorados para a detecção de um estado de atividade ou de inatividade. Em caso de dúvida, podemos deixar todos esses itens habilitados. Monitor LPT / COM / Floppy Alguns Setups oferecem ao usuário a opção de monitorar seus dispositivos, sem que seja preciso indicar quais são as interrupções correspondentes. Nesse caso, apresentam uma lista com os diversos dispositivos, na qual podemos incluir os desejados. Power Up Control Esta parte do CMOS Setup está presente nas placas de CPU mais modernas que seguem o padrão ATX. Uma fonte de alimentação ATX tem como característica, poder ser ligada por circuitos da placa de CPU. É possível, por exemplo, programar a sua ligação automática em um determinado horário. PCs que usam o padrão ATX podem ser completamente desligados, ou serem colocados em modo de espera. O funcionamento volta ao normal, do ponto onde foi feita a suspensão, sem a necessidade de realizar um novo boot. Alguns itens do CMOS Setup fazem a regulagem do uso desses recursos. 25-56 Hardware Total Power Button < 4 Secs Este item tem duas opções: Soft Off e Suspend. Quando programado com Soft Off, o botão Power é usado para ligar e desligar o PC. Quando programado com a opção Suspend, este botão não desliga o PC, mas o coloca em modo suspend, ou seja, fica paralisado, consumindo pouca energia, mas pronto para voltar a funcionar no ponto onde parou. Nesse caso, para ligar e desligar o PC, é preciso pressionar o botão por mais de 4 segundos. AC Power Loss Restart Permite escolher como o PC será ligado novamente depois de uma queda de energia. As opções apresentadas são Enabled e Disabled. Programado em Enabled, faz com que o PC seja automaticamente ligado quando a energia é restabelecida. Com a opção Disabled, o PC permanecerá desligado depois que a energia voltar. Será preciso atuar sobre o botão Power para ligá-lo. Automatic Power Up Permite programar o PC para que se ligue automaticamente em determinadas datas e horários, ou então diariamente em um horário programado. Load Defaults Felizmente, todos os Setups modernos possuem comandos para realizar a programação automática de todos os seus itens, fazendo com que o usuário não tenha obrigação de conhecer profundamente o seu significado. Depois de feita esta “auto configuração”, o usuário só precisa acertar o relógio, definir os tipos de drives e os parâmetros do disco rígido. Vejamos quais são esses comandos. Load Optimal Defaults Este é o comando utilizado na maioria dos casos. Faz com que todos os itens sejam programados da forma mais eficiente possível, mas sem ativar os itens que são considerados “envenenamentos”. Em geral, são programados os seguintes itens, além de diversos outros: É habilitada a cache interna e a externa É habilitada a Shadow RAM para o BIOS principal e o da placa SVGA É ativado o máximo clock do processador Capítulo 25 – CMOS Setup 25-57 Com essas poucas providências, em geral o processador atinge o seu pleno desempenho. Entretanto, nem sempre chegamos ao máximo desempenho total do sistema. O bom conhecedor do Setup pode realizar ajustes visando obter, por exemplo, uma melhor taxa de transferência do disco rígido, através da ativação dos modos Ultra DMA e os outros recursos já apresentados. Load Fail Safe Defaults Quando o PC está apresentando problemas de funcionamento, muitas vezes é preciso reduzir bastante a sua velocidade. Com esta redução, em geral o PC passa a funcionar bem, pelo menos o suficiente para que façamos uma investigação mais profunda sobre o problema. Por exemplo, alguém inadvertidamente instala memórias DRAM com 70 ns, quando a placa de CPU exige memórias de 60 ns. Isto faz com que a programação obtida com o “Optimal Defaults” resulte em erros de acesso à memória. Quando usamos o comando “Load Fail Save Defaults”, todo o Setup é feito de forma que o PC opere com a menor velocidade possível. As caches são desabilitadas, o clock do processador é reduzido, e os tempos para acessar a DRAM serão os mais longos possíveis. O PC acaba ficando tão lento quanto um PC dos anos 80. Quando o PC funciona com esta redução de velocidade, devemos experimentar habilitar cada um dos itens do Setup, até descobrir qual deles é o causador do problema. Load Original Values Quando este comando está presente, são descartadas todas as alterações que o usuário realizou, sendo todos os itens reprogramados com os seus valores vigentes no instante em que o programa Setup entrou em execução. Seu uso é equivalente a sair do Setup sem gravar os dados no chips CMOS, e depois executar o Setup novamente. Exit Todos os Setups possuem um comando de finalização, após do qual é dado prosseguimento ao processo de boot. Alguns Setups continuam de onde pararam quando o usuário invocou a sua execução. Outros começarão tudo desde o início, apresentando uma nova contagem de memória e tudo o mais que ocorre durante o processo de boot. Ao sairmos do Setup, temos duas opções, como mostramos a seguir: Save and Exit 25-58 Hardware Total Com este comando, as alterações feitas pelo usuário são armazenadas definitivamente no chip CMOS, antes do Setup terminar sua execução. Do not Save and Exit Usamos este comando para desistir das alterações que fizemos. Os dados do chip CMOS serão os mesmos vigentes no instante do início da execução do Setup. Upgrade de BIOS Em muitos casos pode ser necessário atualizar o BIOS de uma placa de CPU, visando resolver problemas e acrescentar suporte a novos dispositivos. A primeira providência a ser tomada é descobrir a marca e o modelo da placa de CPU. Essas informações podem ser obtidas com o programa CTBIOS, e também através das técnicas apresentadas no site www.wimsbios.com. Chegando ao site do fabricante da placa de CPU, temos que obter o programa que faz a gravação, bem como a versão mais recente do BIOS. É estritamente necessário utilizar um BIOS que seja próprio para a sua placa de CPU. Se for utilizado um outro BIOS, a placa tem grande chance de não funcionar mais. Também é bom lembrar que a atualização de BIOS não é uma operação 100% segura. Se faltar energia elétrica durante a gravação, o BIOS estará perdido, e a placa de CPU inutilizada. Mesmo quando isto não ocorre, existe uma pequena chance de ocorrer travamento durante a gravação, ou mesmo que a atualização não funcione. O usuário e o técnico precisam estar a par desses riscos. Os dois programas mais usados para fazer atualização de BIOS são o AWDFLASH e AMIFLASH, próprios para BIOS Award e AMI, respectivamente. Upgrade de BIOS Award Para reprogramar um BIOS Award, devemos usar o programa AWDFLASH.EXE. Devemos antes executar um boot no PC, usando a opção Somente Prompt do Modo de segurança. Copiamos para um mesmo diretório, o programa AWDFLASH.EXE e o arquivo que será gravado, já no formato BIN. Em geral, os BIOS são transmitidos pela Internet no formato ZIP, e você deve descompactá-los antes de fazer a gravação. No nosso exemplo, o arquivo com o BIOS, já descompactado, é o 5000V106.BIN. O Capítulo 25 – CMOS Setup 25-59 programa AWDFLASH começa apresentando o quadro da figura 6, no qual pergunta qual é o arquivo que contém o BIOS a ser gravado. Usamos então 5000V106.BIN. *** 35% *** Figura 25.6 Fornecendo o nome do arquivo que contém o BIOS a ser gravado. A seguir o programa pergunta se queremos gravar em um arquivo, o conteúdo do BIOS original. É altamente recomendável fazer esta gravação, o que nos permitirá voltar atrás em caso de problemas. Na figura 7, digitamos o nome do arquivo que irá armazenar o conteúdo do BIOS antigo. Como nosso antigo BIOS era o de versão 1.04, chamaremos o arquivo de 5000V104.BIN. *** 35% *** Figura 25.7 O BIOS antigo já foi copiado. Logo depois que termina a gravação do BIOS antigo em um arquivo, o programa pergunta se desejamos reprogramar o BIOS com o arquivo novo (no nosso caso, 5000V106.BIN). Respondemos que SIM, e depois de alguns segundos, estará completada a gravação. O quadro mostrado na figura 8 nos instrui a resetar o PC para que as alterações tenham efeito. 25-60 Hardware Total *** 35% *** Figura 25.8 É preciso resetar o PC. Reprogramando um BIOS AMI O programa AMIFLASH é usado para fazer upgrade em BIOS AMI. Sua operação também é simples, parecida com a já mostrada para o AWDFLASH. Podemos vê-lo na figura 9. Figura 25.9 O programa AMIFLASH. O programa perguntará o nome do arquivo a ser usado para a gravação. Será oferecida a opção de gravar o BIOS original em um arquivo. Tanto o AMIFLASH como o AWDFLASH utilizam o formato BIN. Detalhes importantes sobre atualização de BIOS Os programas AWDFLASH e AMIFLASH foram desenvolvidos pela AWARD e AMI, respectivamente, para serem distribuídos por fabricantes de placas de CPU, visando a programação de novas versões de BIOS. Entretanto, devemos sempre consultar o fabricante da placa de CPU, e verificar se é oferecido um programa específico para esta gravação. Este é o caso, por exemplo, de placas de CPU produzidas pela Intel, que utilizam seu próprio programa de gravação. Existem placas de CPU nas quais é preciso habilitar a reprogramação do BIOS, através de um jumper, ou então do CMOS Setup. É recomendável deixar desabilitada a gravação, quer seja isto feito através de um jumper, quer seja pelo CMOS Setup. Existem certos vírus de PC (ex: Chernobyl) que Capítulo 25 – CMOS Setup 25-61 apagam o BIOS do PC. Habilite a gravação apenas quando for atualizar o BIOS. Todos os fabricantes de placas de CPU, assim como os sites que trazem informações sobre upgrade de BIOS, avisam o seguinte: Importante: Faça o upgrade de BIOS apenas se o seu PC estiver apresentando problemas causados pelo BIOS. Este upgrade deve ser feito por sua conta e risco. Os fabricantes de placas de CPU não se responsabilizam por problemas que possam ocorrer pela reprogramação do BIOS, mesmo que tenha sido realizada de forma correta. Upgrade de BIOS não é uma operação para ser feita por principiantes. Por exemplo, se for feita uma gravação usando um arquivo errado, a Flash ROM ficará inutilizada, e terá que ser trocada por outra igual, com o BIOS correto já gravado. O problema todo é que se o BIOS gravado na ROM estiver errado, não será possível executar um boot, e sem o boot, não poderemos usar o programa gravador para reprogramar o BIOS correto. //////// FIM /////////// Capítulo 26 Placas de vídeo e monitores A placa de vídeo está presente em todos os PCs, exceto nos casos daqueles que possuem placas de CPU com os circuitos de vídeo embutidos. A maioria dos PCs produzidos entre 1995 e 1998 utiliza placas de vídeo PCI, como a mostrada na figura 1. PCs produzidos a partir de 1998, em sua maioria, utilizam placas de vídeo AGP (figura 2), ou placas de CPU com vídeo embutido (onboard). Figura 26.1 Placa de video PCI. 26-2 Hardware Total Figura 26.2 Placa de vídeo AGP. Além das placas de vídeo PCI e AGP, você poderá encontrar nos PCs ainda mais antigos, placas de vídeo ISA e VLB, que hoje são obsoletas, e eram restritas a computadores 486 anteriores, apesar de existirem alguns raros casos de computadores Pentium mal configurados, equipados com placas de vídeo ISA. Figura 26.3 Placas de vídeo ISA e VLB. Caso você precise lidar com placas de vídeo ISA e VLB, é preciso configurar os seus jumpers de acordo com as instruções do seu manual. Quanto às configurações de software, por incrível que pareça, são as mesmas das placas modernas. Apenas a instalação é diferente, já que essas antigas placas não contam com o recurso Plug and Play. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-3 Na figura 4 vemos o conector VGA de 15 pinos (DB-15 fêmea), utilizado em todas as placas de vídeo VGA e superiores. Neste conector devemos ligar o cabo de vídeo do monitor. Este tipo de conector é padrão, e é encontrado tanto em placas de vídeo como nas placas de CPU com vídeo embutido. Figura 26.4 Conector para o monitor. As placas de vídeo possuem também um conector interno, mostrado na figura 5, chamado VGA Feature Connector. Serve para a conexão com outras placas que operam em conjunto com a placa de vídeo, como por exemplo, algunas placas digitalizadoras de vídeo. *** 35% *** Figura 26.5 Feature Connector. Existem placas de vídeo com múltiplas funções, e portanto, com múltiplos conectores, como a mostrada na figura 6. Esta é a placa ATI All in Wonder. Entre outros recursos, possui entrada de RF (para ligação de uma antena receptora de TV), entrada de vídeo composto (para digitalização de vídeo), e saída de vídeo composto (para ligação em uma TV, fazendo com que a imagem do monitor seja exibida na TV). 26-4 Hardware Total Figura 26.6 Placa com múltiplas entradas e saídas. Nos últimos anos, as placas de vídeo passaram a incluir diversas funções: Aceleração 2D. Este recurso faz com que gráficos bidimensionais sejam produzidos em alta velocidade. Está presente em todas as placas de vídeo modernas. Aceleração 3D. Bastante útil para jogos tridimensionais, mas também para programas de CAD, e trabalhos sérios que exijam representações em 3 dimensões. Essas placas surgiram no mercado em 1995, mas eram muito raras e caras. A partir de 1998 tornaram-se bastante comuns e com custos mais acessíveis. Atualmente todas as placas de vídeo são aceleradoras 2D e 3D. Descompressão de vídeo. Este recurso faz com que imagens de vídeo (filmes, por exemplo) possam ser exibidas com qualidade de imagem idêntica à de uma TV. Circuitos de hardware realizam este trabalho com grande eficiência, sendo muito mais velozes que o próprio processador neste tipo de trabalho. Nem todas as placas de vídeo atuais possuem este recurso, mas podem fazer o mesmo trabalho por software. Como os processadores utilizados nas placas de CPU modernas são muito velozes e possuem instruções especiais para manipulação de imagens e sons (MMX e superiores), a descompressão de vídeo pode ser feita desta forma, com resultados quase tão bons quanto os obtidos com uma placa de vídeo com hardware dedicado. Memória de vídeo Trata-se de uma área de memória na qual ficam representadas as imagens que vemos na tela do monitor. Todas as placas de vídeo possuem chips de memória para esta função. Os modelos modernos possuem em geral 16 MB ou 32 MB de memória de vídeo. Modelos baratos podem apresentar Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-5 quantidades de memória mais modestas, como 8 MB ou 4 MB. Modelos antigos (1995-1997) podem ter ainda menos memória, alguns chegando a 2 MB ou 1 MB. Modelos avançados de “alto cu$to e alto de$empenho” podem apresentar quantidades bem elevadas de memória, como 64 MB, 128 MB ou 256 MB. Memória custa dinheiro. Apesar do custo não ser muito elevado, pesa consideravelmente no preço dos PCs mais simples. Para resolver o problema, fabricantes de chipsets criaram novos produtos que fizeram muito sucesso: chipsets com circuitos de vídeo embutidos. Esses chipsets, além de controlarem os barramentos da placa de CPU, o acesso à memória e outros recursos, possuem ainda os mesmos circuitos encontrados em uma placa de vídeo simples. Desta forma o produtor de PCs economiza o custo da placa de vídeo. Para o custo ficar ainda menor, a maioria dessas placas não têm chips de memória de vídeo exclusivos. Eles utilizam uma parte da memória da placa de CPU. Em geral é possível configurar através do CMOS Setup, a quantidade de memória a ser usada pelo vídeo. Podemos encontrar opções de 1 MB, 2 MB, 4 MB e 8 MB. Em uma placa de CPU equipada com 64 MB de RAM, na qual 8 MB são usados pelos circuitos de vídeo, sobram 56 MB para o processador. Figura 26.7 Memória de vídeo. Nesta placa é formada por 8 chips de memória, montados em torno do chip gráfico principal. Placas básicas e avançadas Existem placas de vídeo com diversos preços e capacidades. Em placas de CPU de baixo custo com vídeo onboard, os circuitos de vídeo são praticamente gratuitos. Existem placas de vídeo simples que custam 20 dólares, outras na faixa de 100, 200, algumas chegam a custar mais de 1000 dólares. A placa deve ser escolhida de acordo com as tarefas que irá executar. Não faz sentido utilizar uma placa de 1000 dólares para trabalhos de edição de texto e acesso à Internet. Da mesma forma, não é conveniente 26-6 Hardware Total utilizar placas de vídeo simples e baratas para exibir gráficos 3D complexos, com alta velocidade, alta qualidade e alta resolução. Todas as placas de vídeo atuais, bem como os circuitos de vídeo onboard, possuem recursos tridimensionais. Possuem chips gráficos capazes de executar por hardware, de forma extremamente rápida (algumas mais, outras menos), as principais funções envolvidas na geração de gráficos tridimensionais. A geração de figuras tridimensionais é realizada através da representação na forma de uma série de triângulos. Cada triângulo recebe uma cor ou uma textura. Para dar a sensação de tridimensionalidade, é preciso calcular que partes da figura serão visualizadas, e que partes ficam ocultas, aplicar diferentes níveis de intensidade luminosa e outros efeitos que dão realismo às imagens. Figura 26.7 Imagem 3D simulada em placa 2D (jogo DOOM2). Até alguns anos atrás, muitos dos jogos para PC utilizavam, com algumas restrições, gráficos tridimensionais. Podemos citar por exemplo os jogos para o modo MS-DOS originados do Wolf 3D, como DOOM, Hexen, Tekwar, Dark Forces, Duke Nukem 3D e diversos outros. Temos ainda os exemplos de jogos de corridas de carros. Infelizmente, a geração de gráficos tridimensionais em tempo real consome muito tempo de processamento. Até mesmo um processador moderno não é capaz de gerar, 30 vezes por segundo (como é necessário para ter a sensação de continuidade de movimentos), telas tridimensionais de alta qualidade. Todos esses jogos fazem aproximações que diminuem o realismo das figuras, para que possam ser geradas de forma mais rápida. Entre essas aproximações podemos citar:    Eliminação das sombras Uso de baixa resolução (320x200 ou 320x240) Eliminação de texturas Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores    26-7 Diminuição da parte móvel da figura Adicionar neblina - com ela não é preciso desenhar o que está longe Eliminação de transparências, reflexão e outros efeitos luminosos Em geral, os jogos aplicam uma ou mais dessas aproximações para permitir a geração rápida de gráficos tridimensionais simplificados. Essas técnicas eram utilizadas nos programas que precisavam gerar imagens em 3D utilizando placas de vídeo que não tinham recursos 3D nativos. As mesmas simplificações são usadas para que programas 3D de última geração funcionem em placas 3D de baixo desempenho. Figura 26.9 Imagem gerada em uma placa 3D de baixo desempenho. Figura 26.10 Imagem 3D gerada em uma placa 3D de bom desempenho. As figuras 9 e 10 mostram imagens geradas, respectivamente, por placas 3D de baixo e de alto desempenho. A principal diferença é a qualidade gráfica, mas existe ainda a questão da velocidade. Placas de baixo desempenho podem gerar imagens de alta qualidade, porém são muito lentas, o que torna inviável utilizá-las com programas que exijam movimentos rápidos, como é o 26-8 Hardware Total caso dos jogos 3D modernos. Para que essas placas possam gerar imagens com rapidez, é preciso reduzir a qualidade gráfica. Como resultado, na prática as placas de baixo desempenho são obrigadas a operar com imagens de baixa qualidade. Figura 26.11 Imagem 3D em um jogo moderno, usando placa 3D (FAKK2). Placa x onboard Placa de vídeo avulsa não é sinônimo de alto desempenho, assim como vídeo onboard não é sinônimo de baixo desempenho. Tanto os circuitos onboard como as placas de vídeo avulsas podem ser encontradas em versões de alto ou baixo desempenho. Por exemplo: Tipo de vídeo Placa de vídeo de alto desempenho Placa de vídeo de baixo desempenho Vïdeo onboard de baixo desempenho Vídeo onboard de alto desempenho Alguns exemplos Placa da série Voodoo (chips da 3DFx), placas com chips gráficos TNT2, placas com chip gráfico Gforce. A maioria das placas de baixo custo, placas Trident, placas com chips gráficos SiS. A maioria dos encontrados nas placas de CPU de baixo custo. Placas de CPU equipadas com o chipset Intel i815, seu vídeo onboard 3D é de bom desempenho, bem acima da média de outras placas com vídeo onboard. A questão do desempenho do vídeo baixo ou alto está muito mais ligada ao custo que ao fato de ser onboard ou não. Placas de CPU baratas com vídeo onboard, assim como placas de vídeo de baixo custo, sempre apresentam baixo desempenho do vídeo. Monitores À primeira vista pode parecer que os monitores são todos iguais, e que o único detalhe que importa é o tamanho da tela. Não é bem assim. O tamanho da tela é muito importante, mas existem outras características Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-9 diretamente relacionadas com a qualidade da imagem, e até com o cansaço visual provocado no usuário. Tamanho da tela Os monitores mais comuns no Brasil são os que possuem telas de 14 polegadas (escreve-se 14”), devido ao seu baixo custo. Muito vendido durante os anos 90 foi o Samsung SyncMaster 3, considerado o “Fusca” dos monitores. Este monitor já não é mais fabricado, mas deu lugar a outros modelos com melhores características técnicas, mas os de 14” continuam sendo os mais baratos e os preferidos nos PCs de baixo custo. Note entretanto que os modelos de 17” já estão com preços bastante acessíveis. A medida em polegadas normalmente atribuída à tela de um monitor corresponde ao comprimento da sua tela, em diagonal. As telas dos monitores apresentam uma relação de aspecto de 4:3, o que significa que a largura da tela é igual a 4/3 da sua altura. Por isso, as resoluções mais usadas pelas placas de vídeo apresentam seus números de pontos também na proporção de 4:3, como 640x480, 800x600 e 1024x768. Outras resoluções apresentam relações de aspecto ligeiramente diferentes. Se calcularmos a medida da diagonal de um retângulo que tem como lados 4 e 3, encontraremos para esta diagonal o valor 5 (basta usar o Teorema de Pitágoras). Portanto, a largura da tela vale 4/5 da diagonal, e a altura vale 3/5 da mesma. Infelizmente, a medida em diagonal não corresponde exatamente à área visível da imagem. Em um monitor de 14”, a diagonal da área visível é um pouco superior a 12” (30 cm). O mesmo ocorre em monitores de telas maiores. São comuns as telas de 14”, 15”, 17”, 19”, 20” e 21”. Obviamente, quanto maior é o tamanho da tela, maior é o preço do monitor. Esta regra possui algumas exceções. Existem por exemplo, monitores com minúsculas telas de 5” a 10”. Seus preços não são baixos como sugere a regra. Muitas vezes chegam a custar mais que os monitores de 14”. Monitores de 17”, e superiores são indicados para editoração eletrônica, CAD, Web Design, enfim, nos trabalhos que envolvem criação de imagens. Essas atividades experimentam um considerável ganho de produtividade com o uso de resoluções mais altas, o que requer telas maiores. Com 17”, podemos trabalhar confortavelmente na resolução de 1024x768. Esses monitores em geral podem chegar a resoluções mais altas, como 1600x1200, desde que a placa de vídeo também seja capaz de operar nessas resoluções. 26-10 Hardware Total Outra característica interessante relacionada com a tela é a sua curvatura. Os monitores antigos apresentavam uma tela curvada, como ocorre com as telas usadas em televisores. Os monitores mais modernos apresentam tela plana. Na verdade, essas telas não são planas, e sim, “quase planas”. O uso de uma tela plana (vamos chamar assim, mesmo sabendo que não são perfeitamente planas) oferece um maior conforto visual. Dot pitch Este é o principal responsável pela qualidade da imagem de um monitor. A tela de um monitor colorido é formada por minúsculos pontos vermelhos, verdes e azuis. Na verdade, esses pontos são formados por vários tipos de fósforo, capazes de emitir luz com essas cores ao serem atingidos por uma corrente elétrica. Três feixes eletrônicos percorrem continuamente a tela do monitor, atingindo os pontos de fósforos que emitem essas cores. Cada grupo de três pontos, sendo um vermelho, um verde e um azul, é chamado de tríade. Chamamos de Dot Pitch a medida das tríades. A figura 12 mostra as tríades e o seu Dot Pitch. *** 35% *** Figura 26.12 Tríades e Dot Pitch. Na figura 12, cada grupo de 3 pontos R (vermelho), G (verde) e B (azul) é o que chamamos de tríade. Tradicionalmente, a medida usada como dot pitch é a distância entre dois pontos próximos de mesma cor, como a distância mostrada entre os dois pontos de fósforo verde (G). Devido à disposição entre os pontos que formam as tríades, pontos próximos de mesma cor ficam sempre alinhados em diagonal, ou então no sentido vertical. Em outras palavras, a distância entre os dois pontos verdes (G) na diagonal mostrados na figura é igual à distância entre qualquer ponto verde e o próximo ponto verde, localizado imediatamente abaixo. Portanto seria correto usar os termos “dot pitch diagonal” ou “dot pitch vertical”. Entretanto os fabricantes não usam o termo “dot pitch vertical” desta forma, e sim como mostrado na figura 12. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-11 *** 35% *** Figura 26.13 Tela de um monitor que usa a tecnologia aperture grille. Uma outra tecnologia de construção de monitores utiliza, ao invés de minúsculos pontos vermelhos, verdes e azuis, finíssimas tiras verticais dessas mesmas cores. Esta tecnologia é chamada de aperture grille. Nesse caso é usado o termo “grille pitch”, ao invés de “dot pitch”. Para ter melhor qualidade de imagem, quanto menor é o valor do dot pitch ou do grille pitch, melhor. Entretanto essas medidas não são equivalentes. Ao compararmos dois monitores, um com cada tecnologia, sendo o primeiro com dot pitch de 0,25 mm, e o outro com grille pitch também de 0,25 mm, o primeiro monitor apresentará melhor definição de imagem. Para que seja feita uma comparação mais justa, os fabricantes de monitores passaram a utilizar o dot pitch medido na direção horizontal, como também mostra a figura 12. Há poucos anos eram comuns os monitores de dot pitch com 0,28 mm, medido no sentido diagonal. Hoje em dia são comuns monitores, mesmo de baixo custo, com dot pitch de 0,24 mm. Não se trata da construção de telas com tríades menores (o que efetivamente melhoraria a definição da imagem), e sim, da nova forma de realizar a medida. Freqüência Este é outro detalhe muito importante, que se não for observado, pode provocar desconforto e cansaço visual com o uso prolongado do monitor. Para compreender do que se trata, precisamos antes entender como é formada a imagem na tela de um monitor. A imagem na tela de um monitor é formada por um feixe eletrônico (na verdade são três feixes independentes que caminham em conjunto, um responsável pela formação do vermelho, outro pelo verde e outro pelo azul) que percorre a tela continuamente, da esquerda para a direita, de cima para 26-12 Hardware Total baixo. O feixe triplo faz o seu percurso formando linhas horizontais. Ao chegar na parte direita da tela, o feixe é apagado momentaneamente e surge novamente na lateral esquerda da tela, mas posicionado um pouco mais abaixo, e percorre novamente a tela da esquerda para a direita, formando outra linha. Este processo se repete até que o feixe chega à parte inferior da tela. O feixe é então apagado momentaneamente e surge novamente na parte superior da tela, pronto para percorrê-la novamente. Figura 26.14 Trajetória do feixe eletrônico na tela de um monitor. A velocidade deste feixe é muito alta. Na maioria dos monitores modernos, o feixe eletrônico descreve mais de 50.000 linhas por segundo. Em termos técnicos, isto é o mesmo que dizer que o monitor está operando com uma freqüência horizontal de 50 kHz. A figura 14 mostra a trajetória do feixe eletrônico. Nesta figura simples temos 600 linhas, o que ocorre na resolução de 800x600. Na resolução de 640x480, são percorridas 480 linhas. Na resolução de 1600x1200, são percorridas 1200 linhas. Seja qual for o caso, o número de linhas descritas pelo feixe é igual à resolução vertical. Em função da freqüência vertical e do número de linhas descritas pelo feixe, podemos calcular o número de vezes que a tela é preenchida a cada segundo. É um resultado muito importante, pois para que tenhamos maior conforto visual é recomendável que a tela seja inteiramente preenchida cerca de 75 vezes por segundo. Vejamos portanto como este cálculo é feito. Suponha que o monitor opere nas seguintes condições: Freqüência horizontal: 50 kHz Resolução: 800x600 Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-13 Ao chegar na parte inferior da tela, o feixe eletrônico é apagado e movido até a parte superior da tela. O período em que esta movimentação é feita chama-se retraço vertical. Em geral, o retraço vertical demora cerca de 5% a 10% do período necessário para o feixe descrever todas as linhas da tela (30 a 60 linhas, levando em conta a resolução de 800x600). Somando as 600 linhas com as 60 (valor máximo) correspondentes ao retraço vertical, chegamos a um total de 660 linhas. Como o feixe eletrônico deste monitor percorre 50.000 linhas por segundo, o número de vezes que este feixe percorrerá a tela inteira em um segundo é igual a: 50.000 / 660 = 75 Que sorte! Exatamente o número recomendado. Isto é o mesmo que dizer que o monitor está operando com a taxa de atualização de 75 Hz, ou com a freqüência vertical de 75 Hz. Significa que o feixe eletrônico percorre a tela inteira 75 vezes por segundo. Graças à rapidez com a qual a tela é preenchida, temos a sensação visual de que se trata de uma imagem estática, como se fosse a projeção de um slide. Se este mesmo monitor operasse com a resolução de 1024x768, teríamos cerca de 840 linhas (768 + 10% relativos ao retraço vertical), e a freqüência vertical seria de: 50.000 / 840 = 60, aproximadamente Seriam então 60 telas por segundo. Com esta freqüência vertical, podemos perceber uma pequena cintilação na tela, ou seja, podemos perceber que a imagem na tela não é estática, mas pisca em alta velocidade. Esta cintilação (em inglês, flicker) provoca cansaço visual, podendo ainda causar dores de cabeça e pior ainda, problemas de visão. Para que isso não ocorra, é preciso que o monitor opere com freqüência vertical de no mínimo 70 Hz, sendo 75 Hz o ideal. O monitor precisa suportar uma elevada freqüência horizontal (linhas por segundo) para que a vertical também seja elevada. Varredura entrelaçada A varredura entrelaçada é um método que permite aumentar artificialmente a resolução em monitores que não suportam freqüências horizontais elevadas. Começou a ser utilizado nos primeiros monitores Super VGA, que operavam com freqüência horizontal máxima de 35,5 kHz, para chegar à resolução de 1024x768. Operavam com 818 linhas (768 + 6%), o que resultaria na freqüência vertical de: 26-14 Hardware Total 35.500 / 818 = 43 Com 43 Hz de freqüência vertical, o flicker seria insuportável. Uma solução para este problema seria fazer com que o monitor operasse com uma freqüência horizontal mais elevada. Apesar de ser relativamente fácil fazer com que os circuitos da placa SVGA comandem o feixe eletrônico de forma mais rápida, é eletronicamente difícil fazer o monitor suportar esta velocidade mais alta. Seus circuitos teriam que ser mais sofisticados para permitir a movimentação mais rápida do feixe sem causar distorções na imagem. Uma solução simples para o problema é utilizar uma técnica já empregada nos sistemas de televisão, chamada varredura entrelaçada. Consiste em, ao invés de fazer o feixe eletrônico percorrer todas as 768 linhas da tela, fazê-lo percorrer primeiro as linhas ímpares (1, 3, 5, e assim sucessivamente até a linha 767), chegando mais rapidamente no final da tela. Após o retraço vertical, o feixe descreve as linhas pares (2, 4, 6, e assim sucessivamente até a linha 768). Como em cada tela, é percorrido apenas a metade do número de linhas, o seu preenchimento é duas vezes mais rápido, e o número de telas por segundo é duas vezes maior. Ao invés de 43 Hz, a freqüência vertical é de aproximadamente 86 Hz, o que resulta em uma imagem totalmente isenta de cintilação. Infelizmente, apesar de não apresentar cintilação, a varredura entrelaçada prejudica consideravelmente a qualidade da imagem, que perde muito de sua nitidez. As fronteiras entre cores diferentes deixam de ser bem definidas, passando a ficar ligeiramente embaçadas. A figura 15 mostra a diferença entre uma imagem normal e uma imagem entrelaçada. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-15 Figura 26.15 A qualidade ruim resultante da varredura entrelaçada. Parte superior – varredura normal Parte inferior – varredura entrelaçada Os monitores modernos não precisam mais operar com varredura entrelaçada na resolução de 1024x768. Mesmo os modelos mais simples aceitam freqüências horizontais de até 50 kHz, o que corresponde a freqüências verticais em torno de 60 Hz, sendo desnecessário o uso da varredura entrelaçada. Ainda assim, para chegar a resoluções muito elevadas, como 1600x1200, as placas de vídeo podem fazer uso da varredura entrelaçada. Note que o uso da freqüência vertical de 60 Hz é aceitável quando a utilização do monitor não é muito prolongada. Para quem precisa utilizar o computador durante horas seguidas, é altamente recomendável usar taxas acima de 70 Hz. Largura de banda do monitor Este é um parâmetro menos conhecido, mas que também tem uma grande influência na qualidade da imagem nas altas resoluções. É uma medida que indica a capacidade que o feixe eletrônico tem para variar rapidamente de intensidade. Esta variação rápida é importante para que as linhas verticais da imagem sejam bem nítidas. Caracteres representados na tela são repletos de linhas verticais, e sua nitidez dependerá da largura de banda. A largura de banda de um monitor é medida em MHz. São comuns monitores com larguras de banda de 100 até 250 MHz. Para avaliar se um monitor tem uma largura de banda suficiente para apresentar uma boa qualidade de 26-16 Hardware Total imagem em uma determinada resolução, faça o seguinte cálculo: multiplique a freqüência horizontal usada pelo número de pontos no sentido horizontal (ou seja, a resolução horizontal). Chamamos este resultado de dot clock, que também é medido em MHz. A largura de banda deve ser, preferencialmente, maior que o dobro deste valor. Quanto maior for a largura de banda em relação ao dot clock, mais nítida será a imagem. Considere por exemplo um monitor operando com as seguintes características: Freqüência horizontal: 65 kHz Resolução: 800x600 Largura de banda: 90 MHz O dot clock será de, aproximadamente: 65.000 x 800 = 52 MHz A largura de banda, sendo de 90 MHz, não chega a ser igual ao dobro do Dot Clock, o que significa que haverá perda de nitidez nas bordas verticais da imagem. Entretanto, podemos melhorar a qualidade da imagem, baixando o valor da freqüência horizontal (isto é feito através do quadro de configurações da placa de vídeo). Observe que com 65 kHz em 800x600, a freqüência vertical será de: 65.000 / 660 = 98 Hz Este valor é exageradamente alto, visto que uma freqüência vertical em torno de 75 Hz é suficiente para apresentar imagem sem cintilação. Façamos então a programação da placa SVGA para que opere com 50 kHz nesta resolução. Isto resultará em uma freqüência vertical satisfatória: 50.000 kHz / 660 = 75 Hz Na verdade o que alteramos no quadro de configurações de vídeo é a freqüência vertical, e não a horizontal, apesar de ambas estarem diretamente relacionadas. Com esta alteração, o dot clock será de aproximadamente: 50.000 x 800 = 40 MHz A banda passante de 90 MHz é agora mais que o dobro do Dot Clock, o que resulta em boa nitidez nas linhas verticais. A figura 16 mostra, de forma aproximada, o que ocorre quando a banda passante é baixa em relação ao dot clock. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-17 Figura 26.16 Imagem em um monitor com largura de banda baixa e outra em um monitor com uma largura de banda alta, ambos operando com a mesma resolução e a mesma freqüência horizontal. Muitos usuários reclamam que as imagens nos seus monitores parecem ser mais nítidas quando as resoluções são mais baixas. Parecem que, por exemplo, 800x600 tem mais nitidez que 1024x768. Alguns ficam surpresos em ver monitores iguais, operando na mesma resolução, mas com diferenças na nitidez. Em parte isto é causado pela forma como o Windows configura a freqüência vertical (taxa de atualização). Ao usar uma freqüência superior a 75 Hz, não temos melhoramento no flicker, mas a imagem fica com menos intensidade e a nitidez é prejudicada devido ao aumento do dot clock. A solução para o problema é regular a taxa de atualização do monitor para no máximo 75 Hz, através do quadro de propriedades de vídeo. Figura 26.17 Regulando a taxa de atualização. Para fazer este ajuste, use o comando Vídeo no Painel de Controle, selecione a guia Configurações, use o botão Avançadas e selecione a guia Adaptador. Ajuste então a taxa de atualização, como mostra a figura 17. 26-18 Hardware Total O ajuste das freqüências do monitor pode ser feito diretamente como mostramos na figura 17, no caso do Windows 98 e superiores. O Windows 95 não possuía este ajuste. Para fazê-lo era preciso instalar utilitários que acompanham as placas de vídeo. Esses utilitários também podem ser empregados em versões mais novas do Windows, apesar de serem desnecessários. Muitas vezes os utilitários são instalados juntamente com os drivers da placa de vídeo. Figura 26.18 Regulando a freqüência vertical em um PC com Windows 95, utilizando utilitário da placa Trident 9440. As figuras 18 e 19 mostram utilitários de configuração de vídeo, com o qual é possível regular a freqüência vertical. Esses utilitários são para Windows 95, mas existem versões novas para o Windows 98 e superiores. Nesses casos, podemos alterar a freqüência vertical pelo método padrão ou através desses utilitários. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-19 Figura 26.19 Regulando a freqüência vertical em um PC com Windows 95, utilizando utilitário da placa Expert Color. Um monitor com largura de banda maior apresenta mais nitidez nas resoluções mais altas, mas isto tem um custo. Normalmente esses monitores são um pouco mais caros que modelos aparentemente semelhantes, com características iguais (tamanho da tela, dot pitch e freqüência horizontal máxima). Para ter maior banda, não só os circuitos internos do monitor (desde a entrada SVGA até a chegada ao tubo de imagem) precisam ser projetados para admitir sinais com variações mais rápidas, mas também o tubo de imagem deve ter características apropriadas. Monitores PnP Todos os monitores modernos são Plug and Play. Através do cabo que os liga à placa de vídeo, eles informam sua marca e modelo. A placa de vídeo passa esta informação para o Windows, e desta forma podem ser instalados os drivers corretos. As principais funções do driver de um monitor são o ajuste das freqüências, o posicionamento das imagens na tela e os controles de gerenciamento de energia. Este driver é fornecido em um disquete que acompanha o monitor, mas em caso de extravio deste disquete, o Windows possui drivers para praticamente todos os monitores do mercado. Esta identificação é possível graças ao padrão DDC (Display Data Channel), no qual o monitor envia informações para a placa de vídeo, através de dois dos 15 pinos do conector DB-15. Todas as placas de vídeo modernas apresentam suporte para o DDC. Ao conectar um monitor Plug and Play, este informa através do DDC seu modelo e fabricante, bem como as resoluções suportadas. Desta forma é possível utilizar automaticamente as melhores freqüências horizontais e verticais, com grande facilidade. Se a placa de vídeo ou o monitor forem antigos e não oferecerem suporte ao 26-20 Hardware Total DDC, o monitor será indicado no Windows como “monitor desconhecido” (Windows 95 e 98) ou “monitor padrão” (Windows ME). Certificações internacionais A tela de um monitor sempre emite radiação. Alguns monitores emitem quantidades muito pequenas, inofensivas de radiação. Outros emitem quantidades elevadas que podem causar problemas à visão, ou na melhor das hipóteses, dores de cabeça e cansaço visual. Órgãos internacionais de normatização produziram especificações de níveis de radiação máximos aceitáveis, emitidas pela tela de um monitor. As duas principais normas são a MPR-II e a TCO. Na parte traseira do monitor existem indicações dos certificados dessas normas. Exija um monitor que tenha pelo menos a certificação MPR-II. Melhor ainda é a certificação TCO, que recomenda níveis de radiação ainda menores. Basta checar os logotipos existentes na parte traseira do monitor, ou então checar as informações no site do fabricante, no que diz respeito a certificações. Existem no mercado brasileiro, monitores com preços incrivelmente baixos. Não se impressione, existem várias formas de produzir um monitor barato. Uma delas é utilizar tubos de imagem sem as devidas proteções quanto à emissão de radiação. Monitor x placa de vídeo A maioria dos monitores e placas de vídeo atuais, mesmo os mais simples, podem operar com resoluções de 640x480, 800x600 e 1024x768, com boa qualidade de imagem e sem flicker. Existem entretanto aplicações em que resoluções ainda mais elevadas são necessárias, como CAD e editoração eletrônica. Monitores de 14” e 15” em geral permitem operar com até 1024x768. Monitores de 17” em geral aceitam resoluções um pouco mais altas, como 1280x960. Para resoluções mais elevadas, é preciso utilizar monitores com telas maiores. Sempre podemos consultar antes de uma compra, através da Internet, quais resoluções são suportadas por um monitor, e com quais freqüências verticais. A figura 20 mostra como exemplo, parte das informações apresentadas sobre o monitor Viewsonic modelo P810. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-21 *** 35% *** Figura 26.20 Informações sobre um monitor Viewsonic P810. O monitor deste exemplo opera com resoluções de até 1800x1440, com taxa de atualização de 73 Hz, ou seja, praticamente sem cintilação. Tecnicamente seria possível projetar um monitor de 14” para operar com resoluções elevadas, como 1920x1440, entretanto não existiria melhoramento algum na imagem, em relação à resolução de 1024x768. Para operar com resoluções muito elevadas, além de ter um bom monitor de tela grande e que suporte essas resoluções sem flicker, é preciso utilizar uma placa de vídeo que seja capaz de operar também nessas resoluções e sem flicker. É possível encontrar muitas placas de vídeo, mesmo simples, capazes de chegar a resoluções elevadas, porém pode ocorrer flicker, não por dificuldades do monitor, e sim da placa de vídeo. Placas que não possuem memória de vídeo e chip gráfico suficientemente velozes podem ser obrigadas a operar com freqüências horizontais baixas para vencer essas limitações. Portanto ao selecionar uma placa de vídeo para operar com resoluções muito elevadas, consulte previamente as informações do seu fabricante na Internet. A figura 21 mostra as resoluções e número de cores, com as respectivas freqüências verticais, geradas por uma placa Voodoo 3 3000. Os fabricantes das placas de vídeo, na maioria das vezes, dão este tipo de informação no manual ou no seu site. Para decidir sobre o uso de uma resolução elevada, devemos consultar tanto o manual da placa de vídeo como o do monitor. A máxima resolução desta placa é de 1920x1440 em modo True Color, com 75 Hz. O monitor P810 citado na figura 20 chega no máximo a 1800x1440, com 73 Hz. Portanto esta placa é capaz de ir “mais longe” que o monitor, e isto é o que normalmente deve ocorrer. Monitores para altas resoluções são muito caros, e não seria justificável operar com resolução e taxa de atualização menor que as máximas permitidas devido a limitações da placa de vídeo, um componente muito mais barato que o monitor. 26-22 Hardware Total Figura 26.21 Modos gráficos de uma placa Voodoo 3 3000. Conceitos básicos sobre vídeo Depois desta breve apresentação sobre placas de vídeo e monitores, apresentaremos agora conceitos básicos sobre vídeo. Essas informações são úteis para os principiantes que ainda não conhecem esses termos, e também para leitores com mais experiência mas que aprenderam errado. Por exemplo, muitas pessoas fazem confusão entre tríades e pixels. Tríades e pixels Vimos que a tela de um monitor é revestida por minúsculos pontos de fósforo que emitem luz verde, vermelha ou azul quando são atingidos por um feixe eletrônico. Existem ainda monitores nos quais a tela é revestida, não por minúsculos pontos, mas por finíssimas linhas verticais com fósforos emissores de luz vermelha, verde e azul. O fósforo tem uma característica física interessante. Ao ser atingido por elétrons, emite luz. Diferentes compostos de fósforo emitem luz com diferentes freqüências, ou seja, diferentes cores. As telas dos antigos monitores e TVs monocromáticos não utilizavam fósforo de 3 cores, e sim, fósforo de uma única cor. Nas TVs em preto e branco era Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-23 usado fósforo branco, que emitia diferentes intensidades luminosas de acordo com a intensidade do feixe eletrônico, produzindo assim as diferentes tonalidades de cinza que formam as imagens em “preto e branco”. Nos monitores monocromáticos, em geral era usado o fósforo verde, pois a radiação emitida produzia menor cansaço visual. Telas de TVs e de monitores monocromáticos eram revestidas internamente por uma camada uniforme de um único tipo de fósforo. Nem pequenos pontos, nem finíssimas tiras. Era um revestimento uniforme, como se fosse uma pintura. Imagine agora um feixe eletrônico iluminando internamente esta camada de fósforo. Sua intensidade aumenta ou diminui para formar as imagens. A figura 22 mostra como ficaria um trecho da tela no qual está escrito a palavra “pixels”. O feixe eletrônico caminha apagado da esquerda para a direita, até que é aceso para formar a parte superior da letra “P”. Fica aceso durante três períodos e se apaga, até que mais adiante acende novamente para formar a parte superior da letra “L”. Fica aceso durante dois períodos e se apaga, prosseguindo até chegar no canto direito da tela. Na próxima linha de varredura, o feixe acenderá e apagará para formar o pequeno ponto na segunda linha que forma a letra “P”. Caminhará apagado durante 4 períodos e acenderá por mais um período para formar o restante da segunda linha da letra “P”. Ainda nesta varredura o feixe acenderá mais uma vez para formar o pingo da letra “I” e a segunda linha de varredura da letra “L”. Figura 26.22 Formação de caracteres na tela. Durante uma linha de varredura, o feixe eletrônico acende ou apaga, de acordo com os dados existentes na memória de vídeo. Ao operar, por exemplo, com uma resolução de 640x480, cada linha de varredura é formada por 640 posições independentes, cada uma delas pode ter sua própria cor. Nos monitores antigos, as cores eram o preto e o branco (ou verde). Cada um dos estados que o feixe eletrônico assume ao descrever uma linha é chamado de um pixel (abreviatura para picture element, ou elemento de imagem). Note que a figura 22 é uma ampliação de um pequeno trecho na tela. O aspecto é ruim devido à ampliação. Olhando no monitor a uma distância 26-24 Hardware Total razoável, não conseguimos perceber as imperfeições. Podemos visualizar a memória de vídeo como sendo uma matriz de pequenos quadrados que formam as imagens e os textos. A figura 23 mostra um exemplo desta representação e a sua aparência real na tela. Podemos imaginar que os pixels são pequenos quadrados, mas na verdade mais parecem círculos embaçados. Observe ainda um efeito interessante. As linhas verticais que formam a letra “e” na figura 23 são claramente formadas por pontos distintos, mas a linha horizontal parece ser contínua. Durante a exibição desta linha horizontal, o feixe eletrônico permanece aceso, e assim não podemos visualizar os pixels separadamente. Já os pixels dispostos no sentido vertical podem ser facilmente distinguidos, pois pertencem a diferentes linhas de varredura. É o resultado da trajetória horizontal descrita pelo feixe eletrônico. *** 35% *** Figura 26.23 Caracter idealizado na memória e sua aparência real na tela. Nos monitores coloridos, os pixels são como pontos que iluminam as tríades. A figura 24 mostra a diferença entre resoluções baixas e altas. Imagine que fotografamos a palavra “Pix” em três resoluções: 640x480, 800x600 e 1024x768. Nas resoluções maiores, os pixels são menores, mas os pontos de fósforo na tela são imóveis. *** 75% *** Figura 26.24 Montagem com textos em diferentes resoluções. O efeito é mostrado melhor na figura 25, onde vemos pixels nas três resoluções citadas. Na resolução menor, os pixels são maiores e atingem um número maior de tríades. Nas resoluções mais elevadas, os pixels são menores e cada um deles atinge um número menor de tríades. Quando o pixel é muito pequeno, a ponto de ter tamanho igual ao menor que o dot pitch, perdemos a noção de cor. Um pixel branco não será mais branco, e Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-25 sim, colorido. A figura não é colorida, vemos nos três casos pontos cinzentos, mas se fossem os pontos da tela do monitor, os três pixels mostrados seriam brancos. As cores vermelha, verde e azul corretamente combinadas resultam em luz branca. Se os pixels forem pequenos demais, não cobrirão um bom número de tríades para formar a cor branca. Suponha então que os três pixels mostrados na figura 25 são os “pingos” das letras “i” da figura 24. Figura 26.25 Os pixels iluminam um grupo de tríades. Para efeito de comparação, em uma tela de 14” e dot pitch de 0,28 mm, operando na resolução de 1024x768, um pixel tem cerca de 0,3 mm, aproximadamente o mesmo tamanho que as tríades. Resoluções maiores nesta tela de 14” resultarão em pixels menores que as tríades, por isso não é conveniente usar resoluções maiores que 1024x768 em monitores de 14”, e normalmente os fabricente nem oferecem esta opção. Resolução Uma das características mais importantes de uma placa de vídeo é o conjunto de resoluções que podem ser exibidas. Uma tela gráfica é formada por uma grande matriz de pixels. Considere por exemplo a resolução de 800x600, na qual a tela é formada por uma matriz de 800 pontos no sentido horizontal, por 600 pontos no sentido vertical, como mostra a figura 26. Figura 26.26 Tela com resolução de 800x600. 26-26 Hardware Total As atuais placas de vídeo podem operar com diversas resoluções, tais como: 320x200 640x200 640x350 640x480 800x600 1024x768 1280x1024 1600x1200 As resoluções mais usadas são 640x480, 800x600 e 1024x768. A resolução de 320x200 foi muito usada nos antigos jogos para o modo MS-DOS. As resoluções de 640x200 e 640x350 são pouco usadas, e existem apenas para manter compatibilidade com programas gráficos antigos, operando sob o MS-DOS. As resoluções superiores a 1024x768 são usadas principalmente em computadores poderosos, destinados a CAD e editoração eletrônica. Quanto maior é a resolução, maior é o nível de detalhamento na representação da imagem. Uma imagem com resolução de 320x200 tem uma qualidade inferior, pois nota-se claramente que é formada por uma série de quadrados. *** 75% *** Figura 26.27 A grande distância não conseguimos perceber muita diferença entre resoluções altas e baixas. Veja por exemplo a figura 27, onde são apresentadas duas telas, uma na resolução de 320x240 e outra na resolução de 800x600. Observando ambas à distância, parece que são iguais, mas ao olharmos mais de perto (figura 28), vemos que na resolução mais baixa, a imagem é formada por uma série de quadrados. Operar com a resolução de 1024x768 resulta em melhor qualidade de imagem que usando 800x600, que por sua vez é melhor que 640x480, que por sua vez é muito melhor que 320x240. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-27 Figura 26.28 Olhando atentamente conseguimos perceber a pobreza de detalhes nas resoluções mais baixas. Resoluções altas são melhores, mas para usá-las é preciso ter uma boa placa de vídeo, um bom monitor e um processador veloz. Número de cores Esta é uma outra característica importante nas placas de vídeo. No início dos anos 80, era muito comum operar em modo monocromático, usando apenas o preto e o branco. Mesmo as placas gráficas que geravam cores, operavam com 4 ou no máximo 8 cores, devido a limitações tecnológicas da época. Apenas placas gráficas usadas em computadores especiais, próprios para CAD, podiam operar com mais cores, mas a um custo altíssimo. No final dos anos 80, já eram comuns e baratas as placas de vídeo Super VGA, capazes de operar em modos gráficos de 16 ou 256 cores. Com 16 cores, é possível representar desenhos com boa qualidade. Com 256 cores, é possível representar fotos e filmes coloridos de forma muito satisfatória, quase perfeita. As atuais placas Super VGA operam com elevados números de cores. Este número de cores está diretamente relacionado com o número de bits usados para representar cada pixel. A tabela abaixo descreve esta relação. Bits por pixel 1 2 Número de cores 2 4 26-28 4 8 15 16 24 32 Hardware Total 16 256 32.768 65.536 16.777.216 16.777.216 No modo SVGA mais avançado até o início dos anos 90, cada pixel era representado por um byte (8 bits). Com esses 8 bits, é possível formar 256 valores, o que corresponde a 256 cores. Nas placas SVGA atuais, estão disponíveis modos que chegam até cerca de 16 milhões de cores. Esses modos são chamados de: Hi Color: True Color: 32.768 ou 65.536 cores 16.777.216 cores Para abreviar, é comum indicar esses elevados números de cores como 32k, 64k e 16M. Muitas placas de vídeo operam com modos True Color de 32 bits, e não de 24 bits. Poderíamos pensar que desta forma a placa gera 4 bilhões de cores, mas não é isso o que ocorre. Tanto nos modos True Color de 24 como no de 32 bits, são usados 8 bits para representar o vermelho, 8 bits para o verde e 8 bits para o azul. Os 8 bits adicionais encontrados nos modos de 32 bits são desprezados (a placa fica mais rápida operando com 32 bits que com 24), ou então são usados para o canal alfa, que indica o nível de transparência de uma cor. A vantagem em operar nos modos Hi Color e True Color é uma maior fidelidade na representação de cores. É possível representar com muito maior aproximação, os quase 20 milhões de cores que a vista humana consegue distinguir. Para efeito de comparação (pena que este livro não é a cores), considere a figura 29, onde existem duas fotos idênticas, sendo que a primeira é representada usando 24 bits (16 milhões de cores) e a segunda é representada usando pixels de 8 bits (256 cores). Existe diferença, mas quase não podemos perceber, devido à distância entre a tela e nossos olhos. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-29 *** 75% *** Figura 26.29 Na tela, quase não percebemos a diferença entre 8, 16 e 24 bits por pixel. A diferença entre usar 256 e usar 16 milhões de cores só é notada quando olhamos a figura bem de perto. Veja na figura 30 o que acontece quando nos aproximamos mais da tela. A imagem com 8 bits por pixel apresenta cores formadas por uma técnica conhecida como “dithering”. Consiste em aplicar pixels de cores variáveis, com o objetivo de formar novas cores, quando a figura é visualizada à distância. A imagem com 24 bits por pixel não utiliza o dithering para simular cores, apresentando as cores verdadeiras da imagem, o que resulta em uma qualidade visual muito melhor. Figura 26.30 Apenas olhando atentamente conseguimos ver a diferença entre fotos com pixels de 8, 16 e 24 bits. Os modos gráficos True Color apresentam uma excepcional qualidade. Os modos Hi Color apresentam uma qualidade quase tão boa, apesar do seu número de cores ser bem inferior. Mesmo assim, a qualidade de imagem obtida nos modos Hi Color é muito superior à obtida com apenas 256 cores. Para indicar simultaneamente a resolução e o número de cores, usamos duas formas. Por exemplo, para indicar a resolução de 800x600 com 256 cores, podemos dizer: 26-30 Hardware Total 800x600 com 256 cores 800x600x256 800x600x8 Sempre que indicamos a resolução usando três números como AxBxC, o primeiro número indica o número de pixels na tela no sentido horizontal, o segundo número indica o número de pixels no sentido vertical, e o terceiro número indica o número de cores. Também é comum usar para o valor C, não o número de cores, mas o número de bits por pixel. VGA e SVGA Na verdade, todas as placas de vídeo usadas nos PCs modernos são Super VGA. Entretanto, não é errado chamá-las de VGA. Uma placa Super VGA nada mais é que uma placa VGA avançada. As placas VGA originais, lançadas pela IBM em meados dos anos 80, operavam com várias resoluções e números de cores, entre as quais, as principais são: 320x200x256 640x480x16 Como vimos, 256 cores são satisfatórias para representar fotos e filmes, mas na resolução de 320x200, notamos nitidamente a pixelização da imagem, ou seja, podemos notar que é formada por pequenos quadrados. A resolução de 640x480 apresenta uma pixelização imperceptível, mas com apenas 16 cores, não é possível representar fotos e filmes. Assim que a tecnologia evoluiu, e os preços dos circuitos necessários à implementação de placas de vídeo diminuíram, os seus fabricantes puderam produzir placas VGA de baixo custo, com as mesmas características de placas mais sofisticadas que custavam, até então, alguns milhares de dólares. Surgiram então as placas SVGA (Super VGA). Tratam-se de placas VGA, capazes de operar, tanto nas resoluções normais (como 320x200x256 e 640x480x16), como em resoluções mais altas, e com maior número de cores. As primeiras placas SVGA operavam com resoluções elevadas, como: 640x480x256 800x600x256 1024x768x256 O uso de 256 cores e resoluções mais altas tornou possível a representação de imagens com qualidade muito superior à das antigas placas VGA. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-31 Um dos requisitos de hardware que uma placa de vídeo deve atender para possibilitar o uso de maiores resoluções e maior número de cores é possuir memória de vídeo em quantidade suficiente. As placas VGA originais possuíam apenas 256 kB de memória de vídeo. As placas SVGA precisam ter 1024 kB de memória de vídeo para chegar à resolução de 1024x768x256. No início dos anos 90, encontrávamos placas SVGA com 256 kB, 512 kB e 1024 kB de memória de vídeo. O número de cores e as resoluções suportadas dependiam desta quantidade. A tabela abaixo mostra esta dependência. Resolução 640x480 800x600 1024x768 Placa VGA 16 - SVGA com 256 kB 16 16 - SVGA com 512 kB 256 256 16 SVGA com 1024 kB 256 256 256 De acordo com a tabela, podemos observar que para chegar à resolução de 1024x768 com 256 cores, é necessário que a placa SVGA tenha 1024 kB (1 MB) de memória de vídeo. Uma placa SVGA com 512 kB de memória de vídeo chega a esta resolução com apenas 16 cores. Esta mesma placa oferece 256 cores no máximo na resolução de 800x600. As atuais placas SVGA são muito mais poderosas que as disponíveis no início dos anos 90. Uma das suas principais características é a disponibilidade de modos gráficos que chegam até 16 milhões de cores. Da mesma forma como ocorre com as placas mais antigas, para ter elevadas resoluções e um elevado número de cores, é necessário que a placa possua uma grande quantidade de memória de vídeo. As placas atuais apresentam no mínimo 4 MB de memória de vídeo, mas mesmo os modelos não tão novos, com 1 MB ou 2 MB de memória de vídeo, também podiam operar com até 16 milhões de cores. Os números máximos de cores atingidos por essas placas estão descritos na tabela abaixo. Resolução 640x480 800x600 1024x768 1280x1024 1 MB 16M 64k 256 16 2 MB 16M 16M 64k 256 4 MB 16M 16M 16M 16M OBS: Existem diferenças entre as diversas placas SVGA existentes, principalmente nos modos com resoluções superiores a 1024x768. Por exemplo, certas placas podem não ser capazes de operar com 16 milhões de cores na resolução de 1280x1024, mesmo com 4 MB de memória de vídeo, ficando limitadas a usar 64k cores nesta resolução. Como vemos pela tabela, as modernas placas SVGA, mesmo equipadas com apenas 1 MB de memória de vídeo, são capazes de operar em modo True 26-32 Hardware Total Color na resolução de 640x480, e em modo Hi Color na resolução de 800x600. Aceleração 2D Desde aproximadamente 1993, as placas de vídeo mais sofisticadas passaram a utilizar aceleração gráfica 2D. Em 1995 esta já era uma característica comum em todas as placas de vídeo, mantida até os dias atuais. As placas de vídeo antigas, que não faziam aceleração gráfica, tinham o trabalho limitado a acessar continuamente a memória de vídeo e enviá-los ao monitor. Cabia ao processador da placa de CPU, o trabalho de construir, pixel a pixel, o conteúdo da tela. Para isso o processador armazenava na memória de vídeo, valores que correspondiam às cores que cada pixel da tela deveria ter. Isso tudo deixava o processador da placa de CPU muito ocupado, e a geração das imagens muito lenta. Visando melhorar o desempenho, os chips gráficos modernos passaram a ser processadores gráficos. Eles não fazem simplesmente a leitura da memória de vídeo e o envio ao monitor. Eles realizam a maioria das operações gráficas mais comuns. Por exemplo:      Mover bloco de dados de uma parte para outra da tela Traçado de retas, curvas e retângulos Preenchimento de área com uma determinada cor Preenchimento de área com um determinado padrão Geração de caracteres Um processador gráfico dedicado, localizado na placa de CPU, tem condições de executar o trabalho de construção de imagens de forma muito mais rápida que o processador da placa de CPU, por dois motivos: a) Barramento interno com mais bits – O processador da placa de CPU comunica-se com a memória de vídeo através de um barramento PCI ou AGP, ambos de 32 bits. Já o barramento interno da placa de vídeo pode ter um número maior de bits. As placas mais simples utilizam barramentos internos de 64 bits, as mais avançadas usam 128 ou 256 bits. b) Clock do barramento interno mais veloz – Enquanto o barramento PCI opera com 33 MHz, e a primeira versão do barramento AGP operava com 66 MHz, já era comum encontrar placas de vídeo operando com barramentos internos acima de 100 MHz. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-33 Portanto um processador gráfico localizado na própria placa de vídeo tem condições de acessar a memória de vídeo de forma muito mais rápida que o processador da placa de CPU. Além disso o processador gráfico é especializado apenas em geração de imagens, por isso pode fazer o trabalho muito mais depressa. Além da geração de gráficos na tela ser mais rápida, o processador da placa de CPU fica com mais tempo livre para executar outras tarefas. Figura 26.31 O barramento interno de uma placa de vídeo é sempre mais veloz que o barramento no qual ela é conectada. Para efeito de comparação, mostramos na figura 31 uma placa de vídeo com um processador gráfico de 128 bits, operando a 200 MHz. A taxa de transferência entre este processador e a memória de vídeo é de 3,2 GB/s. Para calcular, basta multiplicar o clock pelo número de bytes da memória de vídeo. No nosso exemplo, são 128 bits, ou 16 bytes, portanto temos: 200 MHz x 16 bytes = 3,2 GB/s Enquanto isso, o processador da placa de CPU acessa a memória de vídeo através do barramento, que pode ser PCI ou AGP. Ambos são barramentos de apenas 32 bits, e suas taxas de transferência são: Barramento PCI AGP 1x AGP 2x AGP 4x AGP 8x Taxa de transferência 133 MB/s 266 MB/s 533 MB/s 1066 MB/s 2133 MB/s Mesmo o barramento AGP 8x apresenta taxa de transferência inferior à do barramento interno da placa do nosso exemplo. Aceleração de vídeo 26-34 Hardware Total Desde que os chips gráficos das placas de vídeo passaram a ser aceleradores gráficos para operações 2D, outras funções de vídeo passaram a ser implantadas no hardware de novos chips gráficos. Uma delas é o que chamamos de “aceleração de vídeo”. Não façamos confusão. O que foi explicado no item anterior é a aceleração gráfica, que consiste em executar por hardware, pelo próprio processador da placa, a maioria das funções de geração de imagens de uma interface gráfica, como a do Windows e outros sistemas operacionais. A aceleração de vídeo consiste em realizar por hardware, a exibição de filmes em movimento. Normalmente a exibição de um filme na tela consiste em acessar o arquivo de vídeo (normalmente com extensão AVI, MOV ou MPG), realizar a decodificação da imagem e transferir os dados para a tela, em uma janela. Esta operação envolve um grande volume de processamento, ou seja, deixa o processador da placa de CPU bastante ocupado. Quando uma placa faz aceleração de vídeo, ela realiza a maior parte das operações complexas envolvidas no processo de converter os dados do arquivo de vídeo para os pixels que formarão o filme em movimento na tela. Isso deixa o processador da placa de CPU menos ocupado, além de produzir imagens de melhor qualidade. Muitas placas de vídeo modernas fazem aceleração de vídeo por hardware. Graças a esta sua especialização, elas podem exibir filmes com melhor qualidade, em tela cheia e com um bom frame rate (o ideal é operar com 30 quadros por segundo para ter uma boa continuidade de movimentos). Quando uma placa não faz aceleração de vídeo por hardware, ela deve fazela por software. Praticamente todo o trabalho será neste caso feito pelo processador da placa de CPU. Dificilmente poderá ser usada uma exibição em tela cheia e com um bom frame rate. A qualidade das imagens também será inferior. Esta é mais uma das diferenças entre as placas de vídeo caras e as mais baratas. Aceleração 3D Este recurso começou a se tornar comum em meados dos anos 90, e hoje está presente em todas as placas de vídeo, até nas mais simples. Trata-se da aceleração gráfica 3D. A idéia é bem parecida com a aceleração gráfica 2D, já apresentada. O chip principal da placa de vídeo é na verdade um processador gráfico capaz de acessar diretamente a memória de vídeo através de um barramento local, com elevada taxa de transferência. Este chip realiza sobre a memória de vídeo, as operações geométricas envolvidas na geração de gráficos tridimensionais. A geração dessas imagens consiste no seguinte: Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-35 Figura 26.32 Imagem em wire frame. 1) O processador da placa de CPU gera uma imagem tridimensional formada por uma série de polígonos, como mostra a figura 32. Este tipo de representação é chamado de wire frame (armação de arame). 2) A placa realiza o que chamamos de renderização sobre esses polígonos. O processo consiste em aplicar sobre cada polígono, texturas apropriadas. As texturas são imagens bidimensionais, que ao serem aplicadas sobre os polígonos do wire frame, produzem como resultado uma imagem tridimensional. A figura 33 mostra o resultado da aplicação das diversas texturas sobre o wire frame da figura 32. Figura 26.33 Imagem resultante da aplicação de texturas sobre o wire frame. Durante a aplicação das texturas, vários efeitos são adicionados para ter resultados com mais realismo. São levados em conta níveis de iluminação, brilho, reflexão, neblina, transparência, vários métodos de filtragem, etc. 26-36 Hardware Total Quando uma placa de vídeo 3D é simples, apenas alguns desses efeitos são suportados. Um mesmo programa, ao ser executado em um PC com uma placa de vídeo mais sofisticada, poderá gerar imagens 3D incrivelmente realistas, ao passo que se executado em um PC com uma placa 3D mais simples resultará em imagens mais pobres. Drivers e utilitários Todas as placas SVGA são acompanhadas de softwares especiais chamados de drivers SVGA. Esses drivers permitem que sejam utilizados os recursos da placa (suas cores e suas resoluções, bem como os recursos de aceleração gráfica) em diversos programas. Em geral, são fornecidos drivers SVGA para: Windows 3.x Windows 95 / 98 / ME Windows NT / 2000 Nem sempre os drivers que acompanham uma placa de vídeo são os mais atualizados. Uma placa pode ficar vários meses na prateleira até ser vendida, e na ocasião da sua instalação, o driver pode estar desatualizado em vários meses. Sempre encontramos no site do fabricante da placa de vídeo ou do chi[ gráfico, os seus drivers mais atualizados. O Windows também é fornecido com drivers para centenas de modelos de placas de vídeo. São chamados de drivers nativos. Quando é feita a sua instalação, a marca e modelo da placa de vídeo são detectados e os drivers nativos são instalados. Em geral esses drivers funcionam bem, mas em caso de problemas no vídeo, uma das primeiras providências que devemos tomar é instalar um driver mais novo. Pode ser o existente no CD-ROM que acompanha a placa de vídeo, caso seja mais recente que os drivers nativos do Windows. Melhor ainda é usar a última versão, disponível no site do fabricante da placa de vídeo ou do chip gráfico. Existem casos em que o Windows não possui drivers nativos para a placa de vídeo. Isto é comum quando a placa é mais nova que a versão do Windows em uso. Quando isto ocorre, a placa é instalada com drivers VGA genéricos, que possibilita usar no máximo a resolução de 640x480, com 16 cores. Apenas com a instalação dos drivers fornecidos pelo fabricante (seja a partir do CD-ROM, seja pela Internet) a placa de vídeo estará plenamente funcional. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-37 Em muitos casos, os drivers da placa de vídeo são instalados através de um pacote mais amplo, contento não apenas os drivers propriamente ditos, mas também utilitários para controle das opções de funcionamento da placa. Muitas vezes esses utilitários aparecem na forma de novas guias no quadro de configurações da placa de vídeo, como mostra a figura 34. Normalmente este quadro possui apenas as guias Geral, Adaptador, Monitor, Desempenho e Gerenciamento de Cores. No exemplo da figura 34, as guias Vanta (o modelo da placa) e Output Device foram adicionadas pela instalação dos softwares que acompanham a placa. Figura 26.34 Utilitários integrados às propriedades da placa de vídeo. BIOS VESA Já vimos que os drivers SVGA são softwares especiais que possibilitam o uso dos recursos de uma placa SVGA em determinados programas e sistemas operacionais. Um driver SVGA para Windows ME permite que qualquer programa gráfico para Windows ME possa utilizar os recursos da placa. Obviamente, programas como editores de texto e bancos de dados não aproveitarão totalmente os recursos de cor (apesar de poderem incorporar essas figuras em seus documentos), mas os programas próprios para manipulação de figuras farão pleno uso das cores que a placa permite. Programas para edição de fotos poderão exibir seus arquivos usando os modos Hi Color e True Color, se a placa estiver configurada para tal. Você encontrará entretanto, muitos programas antigos para MS-DOS, principalmente jogos, que precisam de suporte para utilizar os recursos da 26-38 Hardware Total placa, como suas altas resoluções, seu elevado número de cores e a aceleração gráfica. Infelizmente, não existem “drivers SVGA para DOS”, mas existe algo parecido, chamado BIOS VESA. Trata-se de um conjunto de funções padronizadas que permitem que qualquer software gráfico para MSDOS possa utilizar os modos gráficos em qualquer placa SVGA, desde que ambos estejam preparados para operar neste modo. O BIOS VESA faz parte do próprio BIOS da placa de vídeo. Muitos programas gráficos estão preparados para operar controlando um BIOS VESA. Você não pode fazer com que um programa gráfico antigo, que não suporte o BIOS VESA, passe a utilizar os modos gráficos SVGA só pelo fato da placa SVGA possuir este recurso. É preciso que o programa possua esta opção. Podemos citar o caso dos jogos. Tradicionalmente, utilizam o modo gráfico de 320x200 com 256 cores, mas muitos jogos para MS-DOS mais recentes (1995-1997) possuem opções gráficas como VGA e SVGA. Quando ao configurar o vídeo para um desses jogos, o usuário escolhe a opção SVGA, o programa passa a usar os recursos do BIOS VESA para gerar altas resoluções e elevado número de cores. Entretanto, é preciso tomar cuidado com um detalhe importante. Programas visualizadores gráficos, que simplesmente apresentam figuras estáticas na tela, podem perfeitamente operar com altas resoluções. Já os jogos de ação, como aqueles que envolvem lutas e corridas, precisam ficar constantemente alterando o conteúdo da memória de vídeo. Em alta resolução, computadores que não sejam extremamente velozes podem demorar muito tempo para executar o preenchimento da tela, o que causa a perda da continuidade de movimentos (a imagem apresenta saltos). Em micros antigos, é melhor operar com resolução baixa (320x200) para obter mais velocidade, mesmo sendo o BIOS VESA capaz de operar com resoluções elevadas. Usando múltiplos monitores A partir da versão 98, o Windows passou a apresentar um recurso bastante interessante e em certos casos extremamente útil, que é a possibilidade de instalação simultânea de várias placas de vídeo e vários monitores. Instalar, por exemplo, dois monitores, pode ser uma opção mais prática e econômica que comprar um monitor de tela grande. Nesta seção mostraremos como é feita a instalação e a utilização deste recurso. Temos que fazer o seguinte: 1) Uma placa de vídeo deve ser instalada e estar funcionando corretamente 2) Instalar a segunda placa de vídeo e reiniciar o computador 3) Configurar o Windows para utilizar a segunda placa de vídeo Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-39 Devemos encaixar a segunda placa de vídeo em um slot livre (ambas as placas precisam ser PCI, sendo que uma delas pode ser AGP). Quando o Windows for incializado, apenas o primeiro monitor funcionará, e nele será apresentada a mensagem informando que a segunda placa foi detectada. Deve ser feita a instalação dos seus drivers, exatamente como fazemos para instalar uma placa única. Terminada a instalação o computador deverá ser reinicializado. Se tudo correr bem, o segundo monitor apresentará em modo texto, a mensagem mostrada na figura 35 assim que o Windows for carregado. A primeira placa de vídeo estará funcionando normalmente. Figura 26.35 Se esta mensagem aparecer, significa que a segunda placa de vídeo foi corretamente instalada. Se a mensagem da figura 35 não aparecer, ocorreu algo de errado na sua instalação. Devemos consultar o Gerenciador de Dispositivos para buscar informações visando corrigir eventuais problemas. Na figura 36 vemos que existem duas placas de vídeo instaladas, uma primária (Matrox MGA Mystique) e uma secundária com problemas (Video-71AGP-3D). Figura 26.36 A placa secundária está com problemas. Ao consultarmos as propriedades da placa problemática (figura 37), vemos a causa dos problemas. É informado que o suporte a múltiplos monitores está tendo problemas com o gerenciador de memória EMM386.EXE. Removemos este gerenciador do CONFIG.SYS e depois de reinicializar o 26-40 Hardware Total Windows, voltamos ao Gerenciador de Dispositivos para constatar que está tudo bem. Figura 26.37 Propriedades da placa de vídeo com problemas. Depois que a segunda placa de vídeo estiver corretamente instalada, a guia Configurações do quadro de propriedades de vídeo terá um aspecto completamente diferente (figura 38). Antes de definir a resolução, o número de cores e usar o botão Avançadas, temos que selecionar a placa de vídeo a ser utilizada, através do campo Exibir. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-41 Figura 26.38 A guia de Configurações de vídeo, quando existem duas placas de vídeo instaladas. Cada uma das placas poderá operar com seu próprio modo gráfico, ou seja, com resolução e número de cores diferentes. Devemos marcar também a opção Estender a área de trabalho do Windows a este monitor. Isto faz com que a tela do segundo monitor funcione como continuação da tela do primeiro. Quando o cursor do mouse é movimentado até a borda direita do primeiro monitor, aparecerá imediatamente na borda esquerda do segundo monitor. Ao arrastarmos uma janela no primeiro monitor para a direita, o trecho que desaparece na borda direita aparecerá entrando pela parte esquerda do segundo monitor (figura 39). *** 75% *** Figura 26.39 A área de trabalho ocupa os dois monitores. Se na figura 39, clicarmos sobre o botão Maximizar da janela que invadiu a segunda tela, esta janela será maximizada até ocupar totalmente a segunda tela. Janelas que na ocasião da maximização estiverem com o botão Maximizar na primeira tela, serão maximizadas ocupando integralmente a primeira tela. Desta forma podemos manter dois programas maximizados simultaneamente, cada um ocupando uma tela. Até mesmo comandos de 26-42 Hardware Total arrastar e soltar poderão ser utilizados entre esses dois programas, já que o cursor do mouse percorre livremente ambas as telas. No quadro da figura 38, podemos clicar sobre um monitor (1 ou 2) e movelo para cima, para baixo, para a esquerda ou direita do outro monitor. Podemos desta forma definir a posição do monitor secundário em relação ao monitor principal. Requisitos para o uso de múltiplos monitores Você pode instalar mais de duas placas de vídeo, estendendo o processo aqui apresentado. A Microsoft afirma que este recurso foi testado com até 9 monitores. O aumento do número de monitores ficará vinculado ao número de slots livres para expansão de novas placas. Apenas placas de vídeo PCI e AGP podem ser utilizadas. Também devemos levar em conta que certos modelos de monitores, ao serem colocados lado a lado, causam interferência mútua nas imagens. Devido à falta de blindagem eletromagnética apropriada, cada um dos monitores pode apresentar ondulações na imagem, o que dificultará o uso de múltiplos monitores. Será preciso deixar os monitores afastados, o que poderá tornar incômodo o seu uso simultâneo. Existem ainda restrições quanto aos modelos de placas de vídeo a serem utilizadas. Nem todos os modelos suportam a operação em conjunto. É também preciso que as placas de vídeo possuam drivers para o Windows 98 ou superiores, dotados do recurso de funcionamento com múltiplas placas de vídeo. Você encontrará no diretório C:\WINDOWS do seu computador, o arquivo DISPLAY.TXT. Nele existem várias dicas sobre monitores e placas de vídeo, e ainda uma lista com as marcas e modelos de placas de vídeo testadas pela Microsoft, que dão suporte ao funcionamento de múltiplos monitores. Poderíamos apresentar as listas aqui, mas seriam muito extensas. O Windows 98 introduziu este recurso, o Windows 98 SE tem uma lista ainda maior, o mesmo ocorrendo no Windows Millenium e no XP. A cada versão do Windows, mais modelos de placas de vídeo são certificadas para a operação com múltiplos monitores. Placas de vídeo 3D Placas 3D não são mais um acessório apenas para os usuários de jogos ou um item sofisticado para os profissionais de computação gráfica. Atualmente Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-43 todas as placas de vídeo possuem recursos 3D, mesmo as utilizadas nos PCs mais simples. Portanto é uma boa idéia conhecer as funções dessas placas. O que faz uma placa de vídeo 3D? A exibição de imagens tridimensionais é muito complexa, principalmente quando é necessário um alto grau de realismo. Imagens tridimensionais são representadas internamente na memória do computador, como uma sucessão de elementos gráficos: polígonos, luzes, texturas e efeitos visuais diversos. Por exemplo, para representar uma casa com móveis, é preciso que o programa mantenha na memória, todos os objetos representados como grupos de polígonos, tipicamente triângulos e retângulos. Qualquer polígono pode ser representado como a junção de um ou mais triângulos ou retângulos. É preciso armazenar as coordenadas espaciais (X, Y e Z) de cada um dos vértices desses polígonos. Pontos de iluminação também precisam ter suas coordenadas armazenadas, pois esta informação é necessária para determinar se elementos gráficos aparecerão mais claros ou mais escuros, e ainda para a composição de sombras. Em cada superfície são aplicadas texturas, obtendo assim, maior realismo. Uma textura é uma figura bidimensional que é aplicada sobre os polígonos no espaço tridimensional. Por exemplo, o asfalto de uma pista de corridas pode ter aplicado a ele, trechos de imagens obtidos por fotografias frontais de asfalto verdadeiro. Da mesma forma, tijolos podem ser representados por retângulos sobre os quais são aplicadas texturas resultantes de fotografias de tijolos verdadeiros. O principal trabalho de uma placa tridimensional é aplicar as texturas sobre os polígonos, levando em conta as suas coordenadas espaciais. A figura 40 mostra um exemplo de imagem obtida a partir da aplicação de texturas sobre os polígonos no espaço tridimensional. Figura 26.40 Texturas são aplicadas sobre os polígonos, formando assim as imagens tridimensionais. A figura 41 mostra uma tela capturada de um jogo 3D para o modo MSDOS. Apesar de ser um jogo tridimensional, não utiliza recursos de placas tridimensionais (e por isso funciona com qualquer placa de vídeo). 26-44 Hardware Total Figura 26.41 2D - Cena de um jogo que não possui suporte para placas tridimensionais. A parte esquerda da figura mostra o interior de uma sala, com razoável qualidade gráfica. Podemos ver os detalhes do relógio, o banco, e até as texturas dos azulejos da parede. Na parte direita da figura temos uma parede bem próxima. Como não estão sendo usados recursos tridimensionais, não é possível ter alta qualidade nas texturas aplicadas, principalmente a pequenas distâncias. As texturas precisam ser ampliadas, e são representadas por uma série de quadrados de grande tamanho, o que prejudica o realismo. O problema poderia ser resolvido com o uso de texturas de maior resolução, mas aí existiria outro problema mais sério, que é a grande quantidade de processamento envolvido na aplicação dessas texturas. Para aplicar uma textura de 256x256, seria preciso um poder de processamento 16 vezes maior que o necessário para usar uma textura de 64x64. Especificamente os jogos 3D para MS-DOS foram criados para funcionar com processadores 486, portanto não podem contar com um processador veloz para manipular texturas muito complexas. Já a figura 42 mostra uma cena do jogo Heavy Metal Fakk2, usando uma placa de vídeo 3D. A parte esquerda da figura é o canto externo de uma parede de tijolos. Podemos observar que esses tijolos, mesmo estando próximos do observador, não são formados por uma sucessão de quadrados de grande tamanho, como no caso da figura 41. Além da placa de vídeo 3D ser capaz de manipular texturas de maior resolução, realiza filtragens que fazem com que as imagens fiquem mais realistas, não apresentando efeito de pixelização. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-45 Figura 26.42 3D - Imagem gerada em uma placa 3D. Na figura 43 vemos uma cena de outro jogo que não utiliza recursos de placas 3D, o DOOM 2. Podemos observar que a parte central da figura, que representa o fundo de um corredor, está escurecido, enquanto as partes próximas estão mais claras. O chão e o teto mostram claramente que a transição entre o claro e o escuro é feita de forma precária, dividida em faixas. O escurecimento de partes afastadas é uma técnica para melhorar o realismo, mas o efeito visual é prejudicado pela falta de recursos tridimensionais nos jogos mais simples. Conforme andamos ao longo do corredor, as faixas claras se movimentam, e as partes escuras se tornam claras. Essa transformação em cores mais claras não é gradual, e sim, através de faixas. O resultado não é muito bom. Figura 26.43 2D - Cena do jogo DOOM2. Trechos distantes são escurecidos de forma precária. 26-46 Hardware Total Placas tridimensionais podem escurecer partes distantes, mas de forma gradual. Observe por exemplo, o fundo da sala na figura 44. Conforme andamos naquela direção, o fundo vai ficando mais claro, mas de forma gradual, sem apresentar faixas. Figura 26.44 3D - Partes distantes são escurecidas de forma gradual. Vejamos agora algumas das operações realizadas pelos chips gráficos de placas de vídeo tridimensionais. Chips mais sofisticados realizam a maioria dessas operações, enquanto outros mais simples (e mais baratos) não realizam algumas delas. Chips mais simples também podem realizar várias operações 3D, mas em baixa velocidade, o que torna inviável gerar imagens complexas em movimento com boa qualidade e alta resolução. O papel do processador na geração de imagens 3D Antes de existirem placas de vídeo tridimensionais, o processador da placa de CPU fazia sozinho todo o trabalho:      Cálculo das coordenadas dos vértices dos polígonos Traçado dos polígonos Determinação de partes visíveis e ocultas Cálculo de nível de iluminação ponto a ponto Renderização - aplicação de texturas sobre os polígonos Um elevado volume de processamento é necessário para realizar todas essas tarefas. Como o processador sozinho tinha que fazer todo o trabalho, acabava sendo difícil exibir imagens tridimensionais em alta qualidade, e em tempo real. Em jogos, queremos que as imagens sejam movimentadas de Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-47 forma interativa, que os gráficos sejam continuamente recalculados à medida em que os movimentos são feitos. Para que tenhamos uma boa continuidade de movimentos, é preciso ter um número elevado de quadros (frames) exibidos a cada segundo. O ideal é 30 quadros por segundo (30 fps), o que resulta em uma continuidade de movimentos equivalente às das imagens de TV. Para isto é preciso que o processador faça todos os cálculos, gere a figura tridimensional e a transfira para a tela, em apenas 1/30 do segundo. Para conseguir fazer este trabalho em tão pouco tempo, algumas simplificações são tomadas, como o uso de resolução baixa (320x240, por exemplo), o uso de texturas de baixa resolução (32x32), além de outras simplificações. As placas de vídeo 3D vieram para ajudar o processador na tarefa de gerar as imagens tridimensionais. Realizam por hardware a aplicação de texturas, levam em conta o nível de iluminação ponto a ponto, bastando saber qual é o nível de iluminação em cada vértice de cada triângulo. Desta forma, o processador só precisa fazer cálculos relativos aos vértices, e todos os demais pontos são calculados pelo chip gráfico. Ainda assim o processador precisa realizar algumas tarefas muito importantes, antes de passar o restante do trabalho para o chip gráfico: a) Cálculo das coordenadas dos vértices À medida em que o ponto de vista se movimenta em uma figura, é preciso recalcular as coordenadas relativas para cada vértice. Esta tarefa usa intensamente o processador aritmético existente dentro do processador. Para esses cálculos, o processador deve ter uma unidade de ponto flutuante de alto desempenho, mas instruções especiais como as das tecnologias 3D Now (AMD) e SSE (Pentium III e 4) aceleram bastante este trabalho. b) Eliminação de partes ocultas Quando um elemento está localizado na frente de outros elementos, o processador precisa determinar quais serão mostrados, e quais ficarão escondidos. c) Cálculo de intensidade luminosa A intensidade de luz que chega a cada polígono depende de vários fatores, como a distância ao foco de luz e os ângulos formados entre a superfície do polígono e as linhas que vão ao ponto luminoso e ao ponto de observação. Esses cálculos precisam ser feitos para serem depois enviados ao chip gráfico, que fará a aplicação das texturas levando em conta a luminosidade. 26-48 Hardware Total Como vemos, apesar do chip gráfico fazer um trabalho pesado na formação das imagens, processando pixel por pixel, ainda é importante ter um processador veloz para fazer todos os cálculos tridimensionais. A seguir mostraremos quais são as principais funções realizadas pelos processadores 3D encontrados nas placas de vídeo modernas. Texture Mapping Esta é a principal função de um chip gráfico, mesmo os mais simples. A memória de vídeo armazena, além da imagem a ser exibida, imagens quadrangulares (ex: 256x256) que representam as texturas a serem aplicadas sobre os triângulos ou retângulos. A figura 45 mostra algumas das milhares de texturas utilizadas em um jogo 3D (Heavy Metal Fakk2). Este jogo usa texturas de vários tamanhos, como 256x256, 128x256 e 128x128. Note que existem texturas que representam paredes, janelas, portas, telhados, madeira, etc. *** 75% *** Figura 26.45 Várias texturas utilizadas em um jogo 3D. Esta aplicação envolve uma correspondência entre os pontos da textura e os pontos dos triângulos aplicados na tela. Nos pontos mais próximos do observador, os pixels da textura precisam ser “esticados”, e nos pontos mais afastados, precisam ser “encolhidos”. Cada pixel de uma textura poderá ser representado por um grupo de pixels na imagem final, quando está mapeado sobre um elemento muito próximo. Podemos constatar este efeito na figura 46, que mostra uma janela vista em perspectiva. Na sua parte esquerda, os pixels das texturas são representados por quadriláteros de maior tamanho. Nesta mesma superfície, porém em pontos mais distantes, esses quadriláteros têm tamanho menor. A figura mostra ainda, à direita, o detalhe destacado. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-49 Figura 26.46 Renderização sem filtragem. Em pontos localizados a distâncias maiores, um pixel na tela pode representar uma combinação de vários pixels da mesma textura. Em pontos mais próximos, ocorre o inverso, ou seja, um pixel da textura é mapeado em vários pixels na tela. Antigos programas gráficos 3D para MS-DOS, que funcionavam em PCs 486 sem usar placas 3D, faziam a renderização como na figura 46. Também desta forma operavam as primeiras placas 3D, a única diferença é que eram mais rápidas e podiam usar texturas maiores e em maior número, mas o efeito de pixelização era similar ao encontrado nos programas antigos. A seguir surgiram placas 3D mais sofisticadas, capazes de eliminar este efeito visual indesejável. Elas aplicam técnicas de processamento de imagem chamadas de filtragem bidimensional. Consistem em utilizar interpolações para desfazer os efeitos de pixelização. A figura 47 mostra a mesma imagem, com aplicação de filtragem. As placas 3D modernas fazem dois tipos de filtragem: bilinear e trilinear. Figura 26.47 Imagem renderizada com filtragem. 26-50 Hardware Total Mip Mapping Representar texturas de tamanhos variados é muito difícil. Como vimos, quando o elemento sobre o qual a textura deve ser aplicada está muito próximo do observador, a textura deve ser “esticada”. Quando o elemento está muito longe, a textura deve ser “encolhida”. Essas transformações demandam cálculos, o que tende a tomar tempo do chip gráfico. Uma forma de reduzir esta quantidade de cálculos é manter armazenadas na memória de vídeo, várias versões da mesma textura, com tamanhos variados. Desta forma, dependendo da distância e do tamanho do objeto sobre o qual a textura deve ser aplicada, é usada uma versão de tamanho apropriado. Bi-linear / Tri-linear Filtering Essas técnicas utilizam cálculos para misturar as cores dos pixels das texturas, resultando em um efeito visual melhor. As figuras 46 e 47 mostram a diferença entre uma imagem sem filtragem e uma com filtragem. Os dois tipos de filtragem usados nas placas de vídeo são o bilinear e o trilinear. A filtragem trilinear demanda mais cálculos e produz resultados um pouco melhores. Todas as placas 3D modernas fazem filtragem bilinear, mas nem todas fazem a filtragem trilinear. A figura 48 mostra a diferença entre as filtragens bilinear e trilinear. Normalmente olhando a tela à distância, dificilmente percebemos a diferença. Apenas olhando atentamente nos detalhes das texturas podemos perceber a maior qualidade da filtragem trilinear. Esta figura mostra uma pequena área de 70x120 pixels, extraída de uma cena 3D com 1024x768. Figura 26.48 Filtragens bilinear e trilinear. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-51 A diferença entre os dois tipos de filtragem é que a trilinear utiliza informações resultantes do MIP Mapping para realizar uma filtragem melhor e mais rápida. Os jogos 3D possuem comandos para escolher o tipo de filtragem a ser usada. Em alguns casos, escolher a filtragem bilinear ao invés da trilinear pode melhorar o desempenho, algo que pode ser tentado quando a movimentação está lenta. Anti-Aliasing Esta técnica nada mais é que a aplicação de filtragem, já explicada acima. Seu objetivo é acabar com o efeito de pixelização. Para elementos próximos, a filtragem acaba com os grandes quadriláteros que se formam na imagem, como ocorreu na figura 47. Para elementos situados a médias distâncias, a filtragem acaba com efeitos que fazem retas aparecerem como escadas. A figura 49 mostra o melhoramento que a filtragem faz sobre este efeito de “escada”, visualmente indesejável, que prejudica o realismo da imagem. Figura 26.49 O efeito “escadinha” (jagging) ë eliminado com a filtragem. Dithering, imagens de 16 e 32 bits O dithering é uma técnica bastante antiga, não usada apenas em placas 3D. Consiste em misturar pontos de diversas cores, com o objetivo de simular um número maior de cores. Este é o método usado na representação de fotos em arquivos GIF, com apenas 256 cores. Desta forma, com poucas cores disponíveis, o chip gráfico simula um número de cores muito maior. Placas 3D mais modestas operam com 16 bits por pixel, totalizando 65.536 cores. Imagens geradas neste modo apresentam superfícies com variações de cor através de faixas, e não contínuas. Também utilizam o dithering para simular um número maior de cores, usando as poucas cores disponíveis. Melhor ainda é quando a placa opera com 32 bits, possibilitando gerar cores mais reais, sem lançar mão do dithering. A figura 50 mostra um pequeno trecho de uma cena em duas situações. À esquerda temos a imagem com 16 bits e 26-52 Hardware Total dithering, e à direita temos a imagem com 32 bits. No detalhe destacado podemos perceber na versão de 16 bits, a mistura de pixels de cores diferentes, mistura esta que não é necessária com o uso de 32 bits. *** 75% *** Figura 26.50 Imagens com 16 bits/dithering e com 32 bits. Apenas olhando mais atentamente conseguimos perceber a diferença entre imagens de 16 e de 32 bits. Os jogos normalmente permitem ao usuário escolher o modo a ser usado. Em geral usar 16 bits resulta em um desempenho duas vezes maior que usar 32 bits. Portanto usar 16 bits é uma simplificação visual aceitável para resolver problemas de baixo desempenho. A figura 50 mostra ainda mais um efeito indesejável, que é a pixelização que ocorre na transição entre texturas diferentes. O contorno da personagem é claramente apresentado na forma de escada, problema que a filtragem não resolve, por melhor que seja a placa de vídeo. A filtragem ocorre apenas no interior de cada textura, mas não é feita nas suas extremidades, pois seria extremamente complexo fazer os cálculos necessários utilizando as várias texturas envolvidas. O efeito é melhorado quando usamos uma resolução mais elevada, mas isto só pode ser feito quando a placa e o processador são de alto desempenho. Z-Buffer Aqui está uma outra função que está presente em todos os chips gráficos, mesmo os mais simples. Trata-se de uma área da memória de vídeo que é usada para manter as coordenadas Z (profundidade) dos elementos gráficos Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-53 que serão apresentados na tela. Essas informações são calculadas e preenchidas pelo processador, que é o responsável por determinar o posicionamento dos polígonos. Com essas informações, o chip gráfico pode realizar diversas funções que dependem da informação de distância do observador. O chip gráfico pode também ajudar o processador na tarefa de determinar quais são os elementos visíveis e quais têm visão obstruída por outros elementos. Figura 26.51 O papel do z-buffer. Na figura 51 vemos a mesma imagem em duas versões: sem e com o zbuffer. Quando o z-buffer está desativado, o posicionamento de imagens pode não funcionar corretamente, fazendo com que elementos que deveriam estar atrás aparecem na frente. Na versão sem o uso do z-buffer na figura 51, parece que a carro está dentro da cerca, quando na verdade a cerca passa à esquerda do carro. Double Buffering O buffer aqui referido é a área de memória de vídeo que é representada na tela. Placas que não possuem este recurso fazem as alterações na própria imagem que aparece na tela. Desta forma, modificações intermediárias podem ser vistas momentaneamente à medida em que a figura é redesenhada, o que é uma imperfeição visual. Com o uso do buffer duplo, este problema não ocorre. Enquanto um buffer está sendo exibido na tela, o outro está sendo calculado e preenchido com a nova posição da figura. Terminado o preenchimento, este segundo buffer passa a ser exibido na tela, já pronto. O primeiro buffer será agora usado para um novo preenchimento. Dessa forma, os dois buffers ficam se alternando na tela, um sendo exibido enquanto o outro está sendo recalculado. Alpha Blending Este recuso serve para criar objetos transparentes, como água vidros coloridos, etc. Também pode ser usado para criar efeito de neblina. Em jogos de corridas nos quais existe grande realismo na representação dos 26-54 Hardware Total carros, a pintura pode ser cromada com a aplicação desta técnica. Também pode ser usado para criar efeitos visuais de ofuscamento por luzes, como as de holofotes, faróis de carros e do sol, como mostra a figura 52. Figura 26.52 Um dos vários efeitos que podem ser criados com o Alpha Blending. Gourad Shading A figura 53 mostra esta técnica. Uma das etapas da criação de gráficos 3D é o preenchimento de tonalidades sobre os polígonos que formam as figuras, com o objetivo de criar diferentes graus de luminosidade. Isto dá à imagem, o aspecto de tridimensionalidade. A técnica de sombreamento mais simples consiste em preencher um polígono inteiro com uma tonalidade. Isso é o que chamamos de flat shading. O problema é que apesar de simples e de rápida aplicação, este processo deixa transparecer que o sólido é formado por uma série de polígonos, que ficam visivelmente destacados. Uma técnica mais avançada, utilizada pelas placas 3D modernas, é a chamada Gourad shading. Consiste em utilizar os valores nos vértices como referência para interpolar os valores de todos os pixels no interior do polígono. A tonalidade varia linearmente, e assim não notamos mais a presença dos diversos polígonos, temos a sensação de que os objetos são sólidos com curvatura própria. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-55 Figura 26.53 Flat shading e Gourad shading. Perspective Correction O aspecto de uma textura não deve ser uniforme em toda a extensão do polígono sobre o qual é aplicada. Deve ser reduzido para as partes localizadas a distâncias maiores. O processador, responsável pelo cálculo das coordenadas dos vértices dos polígonos, tem condições de desenhar cada um deles em perspectiva, mas cabe ao chip gráfico realizar as transformações adequadas também sobre a textura. Imagine que a parede retangular mostrada na figura 54 é um polígono, sobre o qual será aplicada uma textura formada por tijolos. Graças ao cálculo correto das coordenadas dos vértices, feito pelo processador, a parede aparece com o formato correto. Se a textura fosse aplicada de maneira uniforme, sem levar em conta a perspectiva, o resultado seria ruim, com pouco realismo, como mostra a parte direita da figura. Todos os tijolos apareceriam com o mesmo tamanho, o que não corresponde à realidade. A parte esquerda da figura utiliza correção de perspectiva. Toda a textura é remanejada, sendo comprimida nas partes mais distantes, resultando em maior realismo. A correção de perspectiva está presente em praticamente todas as placas de vídeo 3D (exceto em alguns modelos antigos), e sem ela, a qualidade dos gráficos é muito prejudicada. *** 75% *** Figura 26.54 Correção de perspectiva. 26-56 Hardware Total Uma placa de vídeo 3D deve oferecer, no mínimo, os seguintes recursos:     Texture Mapping Z-Buffer Bi-linear filtering Prespective Correction Esses recursos estão presentes em todas as placas de vídeo modernas, até nas mais simples. Altamente desejáveis para obter melhor qualidade de imagem são os recursos:       Mip Mapping Tri-linear filtering Dithering Double Buffering Alpha Blending Gourad Shadding Alguns desses recursos podem não estar presentes nas placas 3D mais simples. APIs gráficas: Direct3D, OpenGL e Glide As primeiras placas 3D tinham um sério problema: falta de uma interface de software padrão. Quando comprávamos uma placa 3D, eram fornecidos alguns programas configurados especificamente para utilizar os recursos desta placa. Eram programas que não funcionavam com outros modelos de placas 3D, placas estas que não eram compatíveis com outros programas 3D. Não existia portanto uma “linguagem” comum entre os programas e as placas, assim o seu uso era muito restrito. Na medida do possível, os fabricantes de placas 3D ajudavam os produtores de software a adaptarem seus programas às suas placas, mas era uma tarefa bastante complexa. Um grande destaque teve a 3DFx, fabricante de chips gráficos de alto desempenho. Criaram um padrão chamado Glide, um conjunto de funções através das quais os programas poderiam ter acesso às funções das suas placas de vídeo. Este tipo de padrão de acesso é o que chamamos de API (Application programming interface). Vários produtores de programas gráficos, sobretudo de jogos, produziram softwares utilizando o Glide, sendo assim as placas equipadas com chips 3DFx fizeram muito sucesso. Atualmente existem, além da Glide, duas outras APIs bastante difundidas: a Direct3D e a OpenGL. A Direct3D faz parte do pacote DirectX, da Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-57 Microsoft, e é mais utilizada para jogos. A OpenGL é uma API mais utilizada por programas 3D profissionais, mas recentemente tem sido também muito utilizada também por jogos. Podemos então encontrar programas 3D específicos para uma dessas três APIs. A maioria dos programas pode operar com pelo menos duas, e alguns podem funcionar com as três. As APIs presentes em um determinado computador dependem da placa de vídeo e dos drivers instalados: a) Glide Esta API só está presente nas placas de vídeo que utilizam os chips da 3DFx (Voodoo). b) Direct3D Todas as placas de vídeo 3D podem utilizar esta API. Placas de vídeo compatíveis com o Windows devem ter suporte para o Direct3D, a Microsoft obriga que isto ocorra para que o produto possa exibir o logotipo “Designed for Windows”. c) OpenGL A maioria das placas de vídeo 3D possuem juntamente com seus drivers, a API OpenGL. Ela é instalada automaticamente durante o processo de instalação da placa de vídeo. Existem algumas placas 3D que não são acompanhadas do OpenGL. Neste caso podemos obter o OpenGL a partir de fabricantes de software especializados. Eles produzem versões compatíveis do OpenGL, capazes de funcionar com a maioria das placas de vídeo do mercado. DirectX Durante o reinado do Windows 3.x e até do Windows 95, criar jogos para o ambiente Windows era uma tarefa bastante ingrata. O Windows não era muito receptivo aos jogos, graças à sua lenta interface gráfica. Era mais rápido movimentar dados na memória de vídeo em baixa resolução, no modo MS-DOS. Até aproximadamente 1997, a maioria dos jogos de ação operavam sob o MS-DOS. A situação começou a mudar quando a Microsoft criou o DirectX, um método padronizado para acesso direto e rápido aos recursos de hardware. Com ele é possível acessar em alta velocidade a memória de vídeo, bem como ter acesso às funções 3D da placa de vídeo. Graças a este padrão, foi possível a criação de milhares de jogos para o ambiente Windows, compatíveis com a maioria das placas 3D do mercado. DirectX é composto de 5 grupos de funções: 26-58 Hardware Total a) Direct Draw É usado para acesso direto à placa de vídeo, em modo bidimensional. b) Direct 3D Usado para acesso direto aos recursos tridimensionais das placas de vídeo. c) Direct Sound Usado para acesso direto ao hardware da placa de som d) Direct Input Permite acesso direto a dispositivos de entrada, como joystick, teclado e mouse. e) Direct Play Usado para acesso direto ao hardware em jogos por modem, rede ou portas seriais. Periodicamente são lançadas novas versões do DirectX, que são distribuídas pela Microsoft por diversos meios. Um desses meios de distribuição é a Internet, através do endereço http://www.microsoft.com/directx. O próprio Windows é fornecido com o DirectX, e através do recurso Windows Update, você pode obter versões mais novas através da Internet, à medida em que se tornam disponíveis. Também é possível obter o DirectX juntamente com as placas de vídeo. Essas placas são fornecidas com seus drivers, e ainda com o DirectX. Muitos jogos também são acompanhados do DirectX. Ao final da instalação do jogo ou dos drivers da placa de vídeo, é perguntado se desejamos instalar o DirectX. Em caso de dúvida podemos responder que SIM, pois caso já esteja instalada uma versão mais nova, a instalação de uma versão mais antiga não terá efeito. De qualquer forma, para não perder tempo, é bom saber a versão do DirectX existente no seu computador. Para isso basta executar o programa dxdiag.exe (Iniciar / Executar / dxdiag.exe). Será apresentado um quadro como o da figura 555, no qual podemos conferir a versão do DirectX. Neste exemplo, trata-se da versão 8.0. Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-59 Figura 26.55 Checando a versão do DirectX instalada no computador. Porque DirectX? O DirectX é um conjunto de drivers que fazem com que programas possam fazer acessos diretos a dispositivos de hardware, mas de uma forma padronizada, de modo que funcione com qualquer hardware. Jogos para MS-DOS fazem acesso direto ao hardware, mas antes precisam ser configurados, sendo informado o modelo da placa de vídeo e o modelo da placa de som. Os módulos do DirectX permitem o acesso direto ao hardware, sem que para isto os programas precisem saber quais são os modelos das placas instaladas. Dizemos que os módulos do DirectX são APIs (Application Program Interface). Por exemplo, o Direct3D é uma API através da qual programas podem fazer acessos aos recursos tridimensionais das placas de vídeo. Os jogos, por exemplo, não precisam saber qual é o modelo da placa de vídeo instalada, e nem serem configurados em função disso. Esta configuração é deixada para o Direct3D. Se não existissem APIs como o Direct3D, programadores de jogos teriam que criar suas próprias APIs, ou seja, conjuntos de funções de software que permitem o acesso aos dispositivos de hardware. Isso realmente ocorreu no passado, quando não existiam APIs gráficas padronizadas. Com o uso de APIs como o Direct3D, programadores de jogos, por exemplo, podem se preocupar apenas com a criação dos jogos, sem se preocupar com o funcionamento da placa de vídeo e outros módulos de hardware. //////////// FIM /////////////// Capítulo 27 Eliminando conflitos de hardware Exemplos de conflitos Os conflitos de hardware são resultantes de instalações indevidas, nas quais temos dois ou mais dispositivos utilizando o mesmo recurso de hardware. Esses recursos são endereços de memória, endereços de E/S, linhas de IRQ e canais de DMA. Neste capítulo veremos como surgem os conflitos, como evitá-los e eliminá-los. Muitos problemas que ocorrem nos PCs são conseqüência de instalações erradas. Nem sempre uma instalação consiste em apenas conectar uma placa e deixar o Windows fazer o resto sozinho. Na verdade o Windows faz quase tudo sozinho, mas em muitos casos precisamos dar uma ajudazinha, visando evitar a ocorrência de conflitos de hardware. Veremos neste capítulo como fazer instalações de dispositivos PnP (Plug-and-Play) e de legado (os que não são Plug-and-Play) sem que ocorram conflitos de hardware. Alguns exemplos de problemas resultantes de conflitos de hardware são apresentados a seguir: Exemplo 1: "Meu PC funcionava bem até que fiz a instalação de uma placa fax/modem. A placa não funcionou, e o que é pior, o mouse deixou de funcionar. Só quando retirei a placa fax/modem o mouse voltou a funcionar." Exemplo 2: 27-2 Hardware Total "Instalei uma placa de som que funcionou, mas a impressora começou a apresentar problemas, imprimindo figuras pela metade e perdendo parte do texto impresso." Exemplo 3: "Troquei a placa de vídeo do meu PC e a placa fax/modem deixou de funcionar." Exemplo 4: "Depois que instalei a placa de rede, a placa de som começou a apresentar problemas no Windows, apesar de funcionar bem no modo MS-DOS." Exemplo 5: "Depois que instalei um scanner, meu PC ficou maluco. Toda hora trava...” Tais problemas ocorrem porque uma nova placa instalada entrou em conflito com as demais. Existem quatro tipos diferentes de conflitos de hardware:     Conflito de endereços de memória Conflito de endereços de E/S Conflito de interrupções Conflito de DMA Ao instalarmos dispositivos PnP (Plug and Play), esses recursos são automaticamente escolhidos de forma a evitar conflitos. O problema é que ainda existem muitos dispositivos não PnP. Basta que apenas um dispositivo não seja PnP para que o processo de instalação automática de dispositivos PnP fique comprometido. Não é sensato se desfazer de uma placa de som, ou uma placa de rede, ou um scanner, só porque foram comprados antes de 1995, e portanto não possuem o recurso PnP. Para a maioria das funções de áudio, uma placa de som do início dos anos 90 é tão boa quanto uma moderna (exceto pelos recursos avançados das atuais placas). Uma placa de rede de 10 Mbits antiga é não é tão boa quanto uma moderna, de 100 Mbits/s, mas para aplicaçõe simples, seu uso é satisfatório. Um scanner antigo pode não ser tão bom quanto um moderno, mas ainda é bastante útil. Não é apenas na instalação de dispositivos não PnP que devemos nos preocupar em evitar conflitos. Muitas vezes, mesmo quando todos os dispositivos de um PC são PnP, precisamos fazer alguns remanejamentos de recursos visando desfazer conflitos. Capítulo 27 – Eliminando conflitos de hardware 27-3 Identificando recursos livres e ocupados A forma mais simples de identificar recursos de hardware livres e ocupados é usando o Gerenciador de Dispositivos. Para chegar a ele clicamos o ícone Meu Computador com o botão direito do mouse e no menu apresentado selecionamos a opção Propriedades. No quadro apresentado, selecionamos a guia Gerenciador de Dispositivos (figura 1). Figura 27.1 O Gerenciador de Dispositivos. O Gerenciador de Dispositivos nos dá diversas informações sobre os dispositivos instalados em um PC, inclusive os recursos de hardware que estão sendo utilizados. Na figura 1, deixando selecionado o item Computador, e clicando sobre o botão Propriedades, teremos o quadro mostrado na figura 2, no qual vemos quais são os recursos em uso. A lista da figura mostra as interrupções em uso, mas podemos marcar os demais recursos de hardware: Entrada/Saída, DMA e Memória. 27-4 Hardware Total Figura 27.2 Interrupções em uso. Para evitar conflitos de hardware, é preciso que a seguinte condição seja satisfeita: Dois dispositivos não podem utilizar o mesmo recurso Em outras palavras, não podemos ter duas placas utilizando a mesma interrupção, nem o mesmo canal de DMA, nem os mesmos endereços de memória, nem os mesmos endereços de E/S. Existe uma exceção para esta regra. Em certas condições especiais, é permitido que dois ou mais dispositivos compartilhem a mesma interrupção. É o caso do uso de interrupções de dispositivos conectados ao barramento PCI, que suporta o compartilhamento de IRQs. Evitando conflitos de memória Este conflito ocorre quando duas memórias ocupam os mesmos endereços, normalmente ROMs de placas de expansão. A faixa de endereços usados pelas ROMs é a região compreendida entre 768 kB e 1024 kB, o que corresponde aos valores C0000 a FFFFF, em hexadecimal. Placas que possuem ROMs, quando seguem o padrão PnP, têm seus endereços de memória configurados de forma automática, sem intervenção do usuário. O problema está nas placas de legado que usam memórias, onde o usuário deve escolher endereços adequados na instalação. A figura 3 mostra a lista de endereços de memória em uso, apresentada pelo Gerenciador de Dispositivos. Capítulo 27 – Eliminando conflitos de hardware 27-5 Figura 27.3 Endereços de memória ocupados. Exemplo: placa controladora SCSI Vejamos um exemplo real, que é a configuração da placa controladora SCSI ADAPTEC, modelo AHA-2840A. Trata-se de uma placa de legado, e por isto o usuário precisa configurá-la através de jumpers. Esta placa possui uma ROM com 32 kB, cujo endereço é configurado de acordo as instruções do seu manual, mostradas a seguir. Neste exemplo, dois jumpers, indicados na placa como SW6 e SW5 são usados para o selecionamento do endereço desta ROM. Table 2-5. Host Adapter BIOS Base Address Switch Settings BIOS BASE ADDRESS SW6 SW5 D8000h (Default) C8000h D0000h E0000h (*) OFF ON OFF ON OFF OFF ON ON OFF = OPEN ON = CLOSED (*) Some systems do not support BIOS address E0000h Observe que os endereços hexadecimais possuem cinco dígitos (Ex: D8000). Ao invés de usar 5 dígitos, é muito comum a representação com 4 dígitos (Ex: D800). A letra "h" colocada após cada endereço, é opcional, e serve para indicar que o número está em hexadecimal. Às vezes usam-se quatro dígitos e às vezes cinco. A razão é que os endereços de memória podem ser expressos de duas formas: 27-6 Hardware Total Endereço absoluto: Segmento: Usa cinco dígitos, como por exemplo, D8000 Usa apenas quatro dígitos, como por exemplo D800 Para saber o endereço de um segmento, basta acrescentar um ZERO no seu final. Por exemplo, o segmento D800 corresponde ao endereço D8000. Na lista de endereços apresentada na figura 3, são utilizados 8 dígitos. Por outro lado, muitos manuais mostram seus endereços usando 4 ou 5, e às vezes até 8 dígitos. Por exemplo, o endereço D8000 poderia ser representado de 3 formas: Endereço de 8 dígitos: Endereço absoluto de 5 dígitos: Segmento hexadecimal: 000D8000 D8000 D800 A tabela do nosso exemplo usa o termo BIOS base address. É o endereço da memória a partir do qual o BIOS da interface SCSI está localizado. O BIOS da placa de vídeo fica localizado no endereço base C0000, enquanto o BIOS da placa de CPU normalmente está localizado a partir do endereço E0000, E8000 ou do F0000, dependendo da placa. Podemos ainda ver na tabela que o fabricante apresenta o endereço base default como D8000. As chaves SW5 e SW6 devem ser colocadas nas posições ON ou OFF para a escolha do endereço desejado. Para escolher o endereço base, devemos visualizar o mapa de memória do PC, antes da instalação da nova placa. Para isto podemos usar o Gerenciador de Dispositivos, como mostra a figura 3. Na lista apresentada, podemos verificar quais são as faixas de endereços já ocupadas, e quais estão livres: 00000-9FFFF: A0000-AFFFF: B0000-BFFFF: C0000-C7FFF: C8000-DFFFF: E0000-E7FFF: E8000-FFFFF: Ocupada Ocupada Ocupada Ocupada Livre Não disponível Ocupada Para decidir qual das faixas de endereços utilizar, é preciso determinar o início e o final de cada uma delas. Devemos levar em conta o seguinte:   Endereço base Tamanho Capítulo 27 – Eliminando conflitos de hardware 27-7 A placa ADAPTEC AHA-2840 do nosso exemplo, possui 32 kB na sua ROM. Sabendo o endereço base e o seu tamanho, podemos determinar o endereço final. Sabendo o endereço base (inicial) e o final, automaticamente temos a faixa de endereços ocupada pela ROM. Para isto, precisamos converter os números em kB para o formato hexadecimal. A tabela que se segue será útil nesta conversão. Valor em kB 4 kB 8 kB 12 kB 16 kB 20 kB 24 kB 28 kB 32 kB Valor Hex 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Segmento hex 0100 0200 0300 0400 0500 0600 0700 0800 Valor em kB 36 kB 40 kB 44 kB 48 kB 52 kB 56 kB 60 kB 64 kB Valor hex 9000 A000 B000 C000 D000 E000 F000 10000 Segmento hex 0900 0A00 0B00 0C00 0D00 0E00 0F00 1000 A fórmula para calcular o endereço final é muito simples: Endereço final = Endereço inicial + tamanho - 1 Suponha que a ROM da nossa placa seja configurada para que seu endereço base (inicial) seja D0000. Sendo o seu tamanho igual a 32 kB, que de acordo com a tabela acima equivale a 8000 em hexadecimal, seu endereço final é calculado como: Endereço final = D0000 + 8000 - 1 = D8000 - 1 = D7FFF Somando o endereço inicial (D0000) e o tamanho da ROM (8000), temos D8000. Subtraindo 1 deste resultado, temos D7FFF (se fossem números decimais, subtrair 1 resultaria em um final 999, mas em hexadecimal, este valor final é FFF). Levando em conta esses cálculos, as faixas de endereços que a ROM ocuparia seriam: Endereço base D8000 C8000 D0000 E0000 Faixa de Endereços D8000-DFFFF C8000-CFFFF D0000-D7FFF E0000-E7FFF De acordo com o Gerenciador de Dispositivos (figura 3), a faixa de endereços disponível na área reservada para ROMs (C0000 a FFFFF) é C8000-DFFFF. Confrontando esta faixa com as 4 opções oferecidas pela placa do nosso exemplo, temos: 27-8 D8000: C8000: D0000: E0000: Hardware Total Permitida Permitida Permitida Não permitida Portanto, a nossa placa controladora SCSI funcionaria se fosse configurada com qualquer uma das três primeiras opções de endereços, e certamente não funcionaria se fosse configurada na quarta opção, pois ocorreria um conflito de hardware. Microsoft Diagnostics O mapa de memória apresentado pelo Gerenciador de Dispositivos é suficiente para ajudar neste tipo de instalação, mas não podemos usá-lo quando o conflito impede o funcionamento do Windows. Neste caso podemos usar o programa MSD (Microsoft Diagnostics). No CD de instalação do Windows 98/ME, este software é encontrado no diretório \TOOLS\OLDMSDOS. Outros programas de diagnóstico mais completos, como o PC-Check também permitem visualizar o mapa de memória. Para utilizar o MSD, é preciso executar um boot limpo (Prompt do Modo de Segurança). Se esta opção não for satisfeita, o mapa de memória apresentado não mostrará as áreas que estão realmente livres, pois estarão sendo ocupadas pelos gerenciadores de memória. Na tela principal do MSD, teclamos “M”, para chegar ao mapa de memória (figura 4) Figura 27.4 Mapa de memória apresentado pelo MSD. O mapa de memória apresentado pelo MSD mostra a utilização da região compreendida entre os endereços 640 kB (segmento A000, em hexadecimal) e 1024 kB (FFFF, em hexadecimal). As áreas em cinza no mapa de memória do MSD correspondem a memória ROM. As ROMs mostradas na figura 4 são o BIOS VGA (segmentos C000-C7FF) e o BIOS da placa de CPU, na Capítulo 27 – Eliminando conflitos de hardware 27-9 parte superior do mapa. Áreas pontilhadas são indicadas como “possivelmente livres”, mas o MSD não nos dá a total certeza de que realmente estejam livres (na figura, entre E000 e EFFF). Finalmente, áreas totalmente pretas são garantidamente livres (na figura, entre C800 e DFFF). Evitando conflitos de E/S Os conflitos de endereços de E/S são muito comuns, já que todas as placas de expansão necessitam deste recurso de hardware. Se o usuário não escolher esses endereços corretamente, ocorrerão conflitos de hardware, e as placas envolvidas não funcionarão. Todos os comandos que o processador envia para os circuitos do computador são acompanhados de um endereço de E/S. Cada dispositivo de hardware, cada interface, ocupa uma determinada faixa de endereços. Cabe aos softwares que chamamos de drivers, fazer o acesso ao hardware, através desses endereços. O mapa de E/S padrão Uma das formas de saber quais são os endereços de E/S livres é tomando como base o mapa de E/S padrão definido pela IBM. Este mapa nada mais é que uma tabela que mostra como a IBM utilizou os diversos endereços para suas diversas interfaces. A tabela a seguir ajuda um pouco, mas não é suficiente para saber se uma determinada faixa de endereços está ou não livre. Além disso, um determinado PC pode possuir interfaces que não estejam descritas nesta tabela padrão da IBM. De qualquer forma, é útil ter esta tabela como referência. 27-10 Hardware Total Endereços Interface que os utiliza 000-01F 020-03F 040-05F 060-06F 070-07F 080-09F 0A0-0BF 0C0-0DF 0F0-0F1 170-177 1F0-1F7 200-207 278-27F 2E8-2EF 2F8-2FF 370-377 378-37F 3B0-3BF 3C0-3CF 3D0-3DF 3E8-3EF 3F0-3F7 3F8-3FF Controlador de DMA (placa de CPU) Controlador de interrupções (placa de CPU) Timer (placa de CPU) Controlador de teclado do AT Chip CMOS Registro de página de DMA (placa de CPU) Segundo controlador de interrupções (CPU) Segundo controlador de DMA (placa de CPU) CLEAR e RESET do coprocessador Controladora IDE secundária Controladora IDE primária Interface de joystick Porta paralela Porta serial COM4 Porta serial COM2 Interface de drives secundária Porta paralela Placa de vídeo MDA e HÉRCULES Placa VGA Placas CGA e VGA Porta serial COM3 Interface de drives primária Porta serial COM1 Existem métodos mais seguros para determinar se uma faixa de endereços está livre ou ocupada, mas mesmo assim a tabela acima pode ser útil, pelo menos para eliminar opções que com certeza não podem ser usadas. Vejamos um exemplo: Exemplo: placa controladora de scanner Digamos que uma placa controladora de scanner possa ocupar uma das seguintes faixas de endereços:     200 a 207 210 a 217 220 a 227 230 a 237 De acordo com a tabela de endereços da IBM, a faixa de endereços de 200 a 207 é usada pela interface de joystick. Como a maioria dos PCs possuem esta interface, não devemos deixar que outras placas utilizem esta faixa de endereços. De acordo com a tabela, apenas as três últimas opções poderiam ser utilizadas. Cabe aqui usar mais informações, pois obedecer a tabela não é suficiente para evitar os conflitos de hardware. O PC pode possuir outras interfaces não previstas na configuração básica do IBM PC original. É o que ocorre quando o PC possui uma placa de som. Normalmente, os modelos Capítulo 27 – Eliminando conflitos de hardware 27-11 compatíveis com a Sound Blaster ocupam a faixa de 220 a 233, o que invalida o uso das opções 220-227 e 230-237. Nossa controladora de scanner só poderia usar, portanto, a faixa 210-217. Usando o Gerenciador de Dispositivos O Gerenciador de Dispositivos do Windows apresenta uma lista com as faixas de endereços que estão em uso, bem como uma descrição das interfaces que as contém. A partir do quadro da figura 2, marcamos a opção Entrada/Saída (E/S), e teremos o quadro mostrado na figura 5. A lista apresenta as faixas de endereços que estão ocupadas, bem como as interfaces que as contém. As faixas que não constam da lista estão, a princípio, livres. Figura 27.5 Encontrando endereços livres e ocupados. Teríamos então: 200-207 208-21F 220-22F 230-26F 270-273 274-2F7 2F8-2FF 300-32F 330-331 332-33F 340-35F 360-36D 36E-36F Joystick para porta de jogos Livre Creative Labs Sound Blaster 16 PnP Livre Porta de dados de leitura de E/S para o enumerador ISA PnP Livre COM2 Livre Creative Labs Sound Blaster 16 PnP Livre NE2000 Compatível Livre Creative SB32 PnP Encontrando endereços livres desta forma, temos a primeira pista para a escolha de endereços de novas placas a serem instaladas. 27-12 Hardware Total Usando o programa IOVIEW O IOVIEW é um utilitário ideal para fazer o levantamento do mapa de E/S. Pode ser encontrado em http://www.laercio.com.br. Deve ser usado exclusivamente em modo MS-DOS, e nunca sob o Windows. Usamos as setas do teclado (para cima e para baixo) para percorrer a lista de endereços (figura 6). Figura 27.6 Mapa de E/S entre 200-2FF, obtido com o IOVIEW. No IOVIEW, valores “FF” indicam que os endereços correspondentes estão provavelmente livres. Valores diferentes de “FF” indicam que os endereços estão certamente ocupados. Na figura 6, temos logo no início, uma seqüência de valores “F0”, correspondendo aos endereços 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206 e 207. Mais adiante, encontramos bytes ocupados em 220, 221, 222, 223, 228, 229, 22A, 22C e 22E. Depois de uma grande faixa provavelmente livre, temos uma faixa ocupada nos endereços 2F8 a 2FF. Note que as faixas de endereços ocupados apresentados pelo programa IOVIEW dizem respeito apenas aos circuitos que estão ativos no modo MSDOS, que é o caso dos dispositivos de legado. Dispositivos Plug and Play não serão mostrados, a menos que o IOVIEW seja executado no ambiente Windows. Para fazer isto é preciso encerrar todos os programas e executar o IOVIEW, de preferência em tela cheia, em uma sessão do MS-DOS sob o Windows (Iniciar / Programas / MS-DOS). Dispositivos Plug and Play poderão então ser mostrados pelo IOVIEW. A grande vantagem em utilizar o IOVIEW é que ele consegue “enxergar” endereços usados por dispositivos de legado que o Gerenciador de Dispositivos do Windows não mostra como ocupados. Conflitos de IRQ Capítulo 27 – Eliminando conflitos de hardware 27-13 A resolução dos conflitos de IRQ é relativamente fácil. No caso de dispositivos Plug and Play, basta fazer a alteração na guia Recursos do quadro de propriedades de cada dispositivos envolvido no conflito, e reiniciar o computador. No caso de dispositivos não Plug and Play, além de fazer a alteração neste quadro, temos que alterar os jumpers da placa de legado envolvida, programando-a de forma idêntica à do Gerenciador de Dispositivos. Não esqueça de declarar na seção PCI/PnP Configuration do CMOS Setup quais são as IRQs e canais de DMA que estão sendo usados pelas placas de legado. Para corrigir o conflito devemos inicialmente desmarcar a opção Usar configurações automáticas. A seguir clicamos sobre o recurso que desejamos alterar e usamos o botão Alterar Configuração. Se for apresentada uma mensagem indicando que o recurso não pode ser alterado, selecione outra configuração básica (veja o campo Config baseada em Configuração básica 0000) e tente novamente. Será finalmente apresentado um quadro no qual você pode escolher outro recurso (outra IRQ, outro canal de DMA, etc.), desfazendo assim o conflito. Exemplo: Instalando uma placa de rede de legado As placas de rede mais usadas são as compatíveis com a NE2000, lançada pela Novell e produzida hoje por dezenas de fabricantes. Os modelos existentes à venda são PCI, mas é possível ainda encontrar alguns modelos ISA. Todas as placas de rede modernas operam em modo PnP, mas é possível que você precise instalar um modelo um pouco mais antigo, operando em modo de legado. Normalmente placas como esta possuem jumpers para selecionamento de:    Endereço de E/S IRQ Endereço de memória O endereço de memória só precisa ser configurado quando a placa possui uma ROM com boot remoto, ou RAM com buffer de transmissão/recepção. Quando não existe esta ROM ou RAM, deveremos desabilitá-la, usando instruções do seu manual. A placa usada no nosso exemplo possui jumpers para essas finalidades: JP1 1-4 (I/O Base) 1 2 3 4 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 I/O 300H 320H 340H 1 0 0 0 2 1 1 1 3 0 0 1 4 0 1 0 I/O 200H 220H 240H JP1 5-7 (IRQ) 5 6 7 0 0 0 0 0 1 0 1 0 IRQ 2 (9) 3 4 27-14 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 Hardware Total 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 360H 380H 3A0H 3C0H 3E0H 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 260H 280H 2A0H 2C0H 2E0H 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 5 10 11 12 15 Temos um bloco de jumpers chamado JP1. Cada um desses jumpers é numerado de 1 a 7. Os 4 primeiros servem para definir o endereço de E/S a ser ocupado pela placa, e os três jumpers seguintes definem a interrupção a ser usada. Digamos que já tenhamos feito as devidas consultas ao Gerenciador de Dispositivos para determinar endereços e IRQs livres, e tenhamos optado por usar o seguinte: Endereço de E/S: Interrupção: 300H 10 Programamos os jumpers de acordo com as tabelas, conectamos a placa em um slot livre e ligamos o PC. Como não se trata de uma placa PnP, não será reconhecida de forma automática. Será preciso fazer a instalação com o comando Adicionar Novo Hardware, no Painel de Controle. Entrará em ação o Assistente para Adicionar Novo Hardware. O Assistente pergunta se queremos que o novo hardware seja detectado automaticamente, ou se desejamos especificar manualmente a sua marca e modelo. A princípio, devemos deixar o Assistente detectar o novo hardware, a menos que o manual do fabricante sugira o contrário, porém esta detecção nem sempre funciona. No nosso exemplo vamos optar pela opção Não, e selecionar o hardware a partir de uma lista. Será então apresentada uma lista de tipos de hardware, na qual selecionamos a opção Adaptadores de rede. Será finalmente apresentada uma lista de marcas e modelos, como vemos na figura 11.17. Na lista de fabricantes marcamos Novell/Anthem, e na lista de modelos marcamos Compatível com NE2000. Note que algumas placas são acompanhadas de disquetes de instalação, e neste caso devemos clicar sobre o botão Com disco para acessar esses drivers. Capítulo 27 – Eliminando conflitos de hardware 27-15 Figura 27.7 Selecionando a marca e o modelo da placa. Como não se trata de um dispositivo PnP, o assistente para adicionar hardware irá designar recursos que tenham sido encontrados como livres. Podemos assim programar os jumpers da placa com esses recursos. Alternativamente, podemos deixar os jumpers da placa programados com os recursos originalmente escolhidos, e desde que estejam realmente livres, alterar as configurações na guia de Recursos do quadro de propriedades de placa, obtido pelo Gerenciador de dispositivos, programando o endereço de E/S e a IRQ escolhidos. Figura 27.8 Visualizando os recursos de hardware utilizados por uma placa. 27-16 Hardware Total Depois de realizado o novo boot, podemos abrir o Gerenciador de Dispositivos, e lá veremos registrada a placa recém-instalada, que no nosso caso é indicada como NE2000 Compatível. Alterações no CMOS Setup Quando instalamos dispositivos de legado que utilizam IRQs e canais de DMA, temos ainda que fazer uma pequena alteração no CMOS Setup. Lá encontraremos uma seção chamada PCI/PnP Configuration. Existirão vários itens relacionados com o uso de cada uma das linhas de IRQ e cada um dos canais de DMA. Para cada um deles, encontraremos duas opções: PnP: Legado: Normalmente indicados como PCI/PnP Normalmente indicados como ISA/Legacy Cada IRQ ou canal de DMA utilizado por um dispositivo de legado deve ser indicado como ISA/Legacy no CMOS Setup. Isto evitará que o Windows utilize esses recursos para outros dispositivos PnP. Evitando conflitos de DMA O funcionamento da transferência de dados por DMA está explicado no capítulo 4. No que diz respeito à resolução de conflitos, temos que garantir que não existam dois dispositivos usando o mesmo canal de DMA. Podemos visualizar os canais de DMA que estão em uso através do Gerenciador de Dispositivos, como mostra a figura 9. Neste exemplo, além dos canais DMA2 e DMA4, que estão sempre ocupados em qualquer PC, temos ainda os canais DMA1 e DMA5 sendo utilizados pela placa de som, e o canal DMA3 usado pela porta paralela ECP. Capítulo 27 – Eliminando conflitos de hardware 27-17 Figura 27.9 Visualizando o uso dos canais de DMA com a ajuda do Gerenciador de Dispositivos. Quando o Windows é instalado em um PC com configuração básica, apenas estarão em uso os canais 2 e 4. Os canais 0, 1, 3, 5, 6 e 7 estarão disponíveis para serem usadas por placas de expansão. À medida em que novas placas são instaladas, os canais livres vão sendo ocupados. Quando instalamos placas PnP, os canais de DMA necessários são atribuídos automaticamente. No caso de placas de legado, cabe ao usuário descobrir quais são os canais de DMA livres, bem como atribuir canais às placas que estão sendo instaladas. Um caso importante é a interface paralela operando no modo ECP. A escolha do canal de DMA é feita pelo CMOS Setup, e e alguns casos é feita através de um jumper da placa de CPU. Exemplo: Placa Sound Blaster 16 de legado As placas Sound Blaster 16 e todas as suas sucessoras utilizam dois canais de DMA, sendo um para operações de 8 bits, e outro para operações de 16 bits: DMA LOW: Pode ser escolhido entre DMA0, DMA1 e DMA3 DMA HIGH: Pode ser escolhido entre DMA5, DMA6 e DMA7 A escolha é feita pelos jumpers da placa, levando em conta os canais que estão livres. Reservando recursos Existem certos tipos de instalação em que temos que usar o comando Reservar Recursos no Gerenciador de Dispositivos. São casos em que o Windows não consegue reconhecer a placa que está sendo instalada, nem no 27-18 Hardware Total modo PnP e nem no modo de legado, e por isso não sabe das suas necessidades em termos de endereços de E/S, DMA, memória e IRQ. Tipicamente isto ocorre com dispositivos antigos, nos quais temos que utilizar drivers também antigos, próprios para o Windows 3.x. Recursos de hardware controlados por drivers que não são próprios para o Windows 9x não são indicados no Gerenciador de dispositivos. Temos que indicar esses recursos como ISA/Legacy no CMOS Setup, e também reservá-los no Gerenciador de dispositivos. Apenas depois que esses recursos estão reservados podemos instalar os drivers para Windows 3.x. Você precisará fazer isto, por exemplo, para instalar um scanner antigo, ou qualquer outro tipo de hardware anterior a 1995 e que não tenha drivers nativos no Windows 9x. Vamos ilustrar a reserva de recursos usando como exemplo a placa de interface que acompanha o scanner Genius ScanMate Color. Trata-se de um scanner manual, capaz de operar com 16 milhões de cores, e muito vendido por volta de 1995. De acordo com o manual deste scanner, a placa de interface que o acompanha necessita dos seguintes recursos de hardware: Recurso Endereço de E/S Interrupção Canal de DMA Opções 280-283, 2A0-2A3, 330-333 ou 340-343 IRQ5, IRQ10, IRQ11 ou IRQ12 DMA1, DMA3, DMA5 ou DMA6 Uma vez identificadas as opções suportadas pela placa, devemos verificar, com a ajuda do Gerenciador de Dispositivos, quais delas podem ser usadas, ou seja, não estão em uso. Consultando os relatórios sobre uso de endereços de E/S, interrupções e canais de DMA apresentados pelo Gerenciador de Dispositivos, digamos que resolvemos usar para a nossa placa de interface de scanner, a seguinte configuração: Endereços de E/S: Interrupção: Canal de DMA: 2A0-2A3 IRQ11 DMA6 No Gerenciador de Dispositivos, clicamos em Computador, depois no botão Propriedades, e selecionamos a guia Reservar Recursos (figura 10). Capítulo 27 – Eliminando conflitos de hardware 27-19 Figura 27.10 Quadro para reservar recursos. Para reservar um recurso, devemos antes indicar o seu tipo. No quadro da figura 10, está sendo indicado o tipo Pedido de interrupção (IRQ). Clicamos então sobre o botão Adicionar. É apresentado um quadro onde especificamos a interrupção a ser reservada. O procedimento é semelhante para os endereços de E/S e para o canal de DMA. Nos casos dos endereços de E/S e endereços de memória, é preciso especificar uma faixa, ou seja, um endereço inicial e um endereço final. Figura 27.11 A IRQ11 já está reservada Terminada a reserva, é preciso reinicializar o computador para que as mudanças tenham efeito. Observe que neste momento ainda não instalamos a placa no computador, apenas reservamos os seus recursos. Depois do boot, podemos usar novamente o Gerenciador de Dispositivos para confirmar a reserva dos recursos. Veja por exemplo na figura 11, a IRQ11 reservada. 27-20 Hardware Total Endereços de E/S acima de 3FF Um certo cuidado adicional deve ser tomado com o uso de endereços de E/S usados por placas modernas. Até poucos anos atrás, tanto as placas de CPU quanto as placas de expansão utilizavam apenas a faixa de endereços de E/S entre 000 a 3FF, sendo que o endereço 400 é uma repetição do endereço 000, o endereço 500 é uma repetição do endereço 100, o endereço 600 é uma repetição do endereço 200, e assim por diante. Esta repetição ocorre devido a uma técnica usada em hardware para economizar circuitos, chamada decodificação incompleta. No PC esta técnica foi empregada pois a IBM estipulou o uso apenas da faixa de 000 e 3FF. Para distinguir um endereço nesta faixa basta usar um decodificador de endereços de 10 bits ao invés de 16. A diferença entre, por exemplo, 170 e 570 (hexadecimal) está no 11º bit. Uma interface de disco rígido usando um decodificador de 10 bits para reconhecer a sua faixa de endereços (170 a 177) responderá indevidamente a comandos direcionados para endereços 570-577, 970-977, etc. Se configurarmos uma nova placa para utilizar a faixa 550-57F, certamente ocorrerá um conflito de endereços de E/S, a menos que o decodificador de endereços utilize pelo menos 11 bits, ao invés de 10. Diversas placas de interface modernas utilizam decodificadores completos, usando 16 bits ao invés de 10, com o objetivo de evitar este tipo de conflito. Problemas deste tipo podem ocorrer quando são instaladas placas de expansão antigas (produzidas até aproximadamente 1995) em um PC moderno. Figura 27.12 Mapa de E/S entre 300 e 3FF. Capítulo 27 – Eliminando conflitos de hardware 27-21 Figura 27.13 Mapa de E/S entre 700 e 7FF. Programas como o IOVIEW podem ser usados normalmente, mesmo para buscar endereços livres acima do endereço 3FF. As figuras 12 e 13 mostram as faixas de endereços 300-3FF e 700-7FF em um certo PC. A decodificação incompleta com 10 bits faz com que o endereço 700 seja uma repetição do endereço 300. Comparando as figuras podemos observar que a maioria dos valores existentes na faixa 300-3FF aparecem idênticos na faixa 700-7FF. Nesse caso, não poderíamos deixar que uma nova placa ocupe, por exemplo, a faixa 700-70F, pois encontraríamos aí uma repetição da faixa 30030F, que como vemos, já está ocupada. ////////// FIM //////////////// Capítulo 28 Modems Agora que você já aprendeu no capítulo sobre upgrades de hardware, como funcionam os modems, vamos apresentar detalhes práticos a respeito da sua instalação, configuração e utilização. Modems com jumpers Os modems que não são Plug and Play são configurados através de jumpers. É preciso indicar o seu endereço de E/S (3F8=COM1, 2F8=COM2, 3E8=COM3 e 2E8=COM4). Devemos ainda escolher uma interrupção. Em geral são dadas as opções IRQ3, IRQ4, IRQ6, IRQ7 e IRQ9. Já os modems PnP não requerem o uso de jumpers. A configuração é feita automaticamente pelo Windows. Mesmo assim em muitos modelos é preciso indicar que deve ser usado o recurso PnP, e isto também é feito através de jumpers. Figura 28.1 Muitos modems PnP possuem jumpers para que operem em modo de legado. 28-2 Hardware Total Caso não queira operar em modo PnP, pode configurá-la como uma placa de legado, definindo através de jumpers a COM e a IRQ. Por exemplo, as placas Sportster da U.S. Robotics possuem dois grupos de jumpers para a definição da COM e da IRQ (figura 2). Se quisermos fazer uma placa de modem Sportster operar em modo de legado, basta programar a COM e da IRQ através de jumpers, como mostra a figura 2. Figura 28.2 Habilitando o recurso PnP nas placas da U.S. Robotics. No caso de instalação de placas de legado, ou de placas PnP em modo de legado, é preciso, antes de mais nada, encontrar um endereço de E/S e uma IRQ livres. Esta determinação pode ser feita com o Gerenciador de Dispositivos. Também no caso de placas PnP, é preciso fazer uma consulta ao Gerenciador de Dispositivos, pois a instalação pode ser impossibilitada caso não seja possível encontrar uma IRQ livre. Encontrando recursos livres para um modem interno Nos PCs atuais, existem duas interfaces seriais localizadas na placa de CPU, configuradas quase sempre como COM1 e COM2. Nesse caso, o modem interno pode ser instalado como COM3 ou COM4. Existem entretanto formas diferentes de instalação, igualmente válidas. Tudo é baseado em dois princípios: Duas interfaces seriais não podem utilizar os mesmos endereços de E/S Duas interfaces seriais não podem usar a mesma interrupção Uma placa de modem pode ser configurada como qualquer porta serial e com qualquer IRQ, desde que esses princípios sejam respeitados. Note bem o seguinte: a) Quase sempre os PCs possuem duas interfaces seriais, COM1 e COM2 b) Algumas placas de vídeo ocupam parte da faixa de E/S da COM4 c) A interface IDE terciária ocupa uma faixa que pertence à COM3 Apesar de todas essas restrições, dificilmente todas simultaneamente, e mesmo assim, existem formas de contorná-las: ocorrem Capítulo 28 - Modems 28-3 a) Se a COM2 não estiver sendo utilizada, podemos desabilitá-la e deixar que a placa de modem opere como COM2. b) Poucas placas de vídeo ocupam endereços da COM4. Se o Gerenciador de Dispositivos mostrar a faixa 2E8-2EF livre, podemos instalar o modem como COM4. c) Quando uma interface IDE terciária (existente nas placas de som) está ocupando os endereços 3EE e 3EF, entrando em conflito com a COM3, podemos reprogramá-la para que opere como quaternária (figura 3). No Gerenciador de Dispositivos, selecionamos a interface IDE e usamos o botão Propriedades. A interface IDE terciária, ocupa a faixa 1E8-1EF, e ainda 3EE3EF, causadora de conflito com a COM3. Desmarcamos o quadro Usar configurações automáticas e selecionamos entre as configurações básicas, a quaternária (endereços 168-16F, 36E-36F e IRQ11). Se for necessário, podemos clicar sobre a IRQ11 e alterá-la, passando usar a mesma antes utilizada pela configuração anterior. Figura 28.3 Alterando os recursos utilizados pela interface IDE terciária, evitando o conflito com a COM3. Em relação à escolha da IRQ, é preciso notar o seguinte: A COM1 usa, por default, a IRQ4 A COM2 usa, por default, a IRQ3 A COM3 usa, por default, a IRQ4 28-4 Hardware Total A COM4 usa, por default, a IRQ3 Em geral a IRQ7 é usada pela LPT1 Em geral a IRQ5 é usada pela placa de som Fica então, como escolha natural, usar a IRQ9 para a COM3 ou para a COM4. Uma outra forma de instalação é desabilitar a COM2, caso não esteja sendo usada, e configurar o modem para operar como COM2/IRQ4. O Windows libera recursos para o modem Para instalar um modem PnP, é preciso garantir que existam opções livres para COM e IRQ. Se todas as opções estiverem ocupadas, é possível que o Windows altere os recursos de alguns dispositivos, destinando esses recursos à placa de modem. Por exemplo, se as interrupções 3, 4, 5 e 7 estiverem ocupadas (respectivamente por COM2, COM1, Sound Blaster e LPT1), é possível que a Sound Blaster passe a usar a IRQ10, 11, 12 ou 15, deixando a IRQ5 para a placa de modem. Uma outra solução seria o uso da IRQ9, mas certas placas, apesar de admitirem o seu uso no modo de legado, nem sempre oferecem esta opção no modo PnP. Conexão na linha telefônica Na figura 4 vemos os dois conectores RJ-11 existentes na parte traseira de uma placa de modem. Um deles possui a indicação PHONE, e pode ser opcionalmente ligado a um aparelho telefônico comum. O outro conector possui a indicação LINE, ou TELCO, ou WALL. Nele deve ser feita a ligação na linha telefônica. A conexão entre o modem e a linha telefônica é feita com o auxílio de uma extensão RJ-11 que é fornecida juntamente com o modem. Quando os conectores da tomada telefônica e do telefone são do tipo RJ-11, a ligação do modem é bastante simples. Figura 28.4 Conectores RJ-11 na parte traseira de uma placa de modem. Capítulo 28 - Modems 28-5 Um pouco mais complicada é a conexão que utiliza aquelas antigas tomadas telefônicas nacionais, padrão “Telebrás”. Nesse caso existem várias alternativas para a conexão. Podemos usar na parede, um adaptador de tomada Telebrás para RJ-11, e usar a extensão RJ-11 para conexão com o modem. O telefone, já que usa uma tomada Telebrás, deve ser substituído por um modelo que use tomada RJ-11. Uma outra alternativa é fazer a conexão como mostra a figura 6. Devemos usar um adaptador com um conexão RJ-11 fêmea e duas conexões Telebrás, uma macho e outra fêmea. Figura 28.5 Conexões de um modem. Figura 28.6 Conexão usando tomadas “Telebrás”. Instalando um modem PnP 28-6 Hardware Total Todos os modems PnP são instalados no Windows por um processo padronizado. Uma das poucas diferenças observadas entre modelos diferentes decorre do fato do Windows possuir ou não drivers específicos para o modelo a ser instalado. Quando não possui, devemos usar os drivers existentes em um disquete ou CD-ROM que acompanha o modem. Usando os drivers do fabricante Vejamos um exemplo de instalação em que é necessário utilizar os drivers fornecidos pelo fabricante, no CD-ROM que acompanha o modem. Usaremos como exemplo o modem Diamond Supra Express 56k. Quando o computador é ligado, o Windows detecta o modem, ou então a interface serial nele contida. Entrará em ação o Assistente para adicionar novo hardware. Ao clicarmos em Avançar, o Assistente perguntará se queremos que seja procurado o melhor driver possível ou se queremos que seja exibida uma lista de marcas e modelos. Optaremos por este segundo caminho, apesar do resultado final ser semelhante ao obtido com a primeira opção. Será então apresentada uma lista de tipos de hardware (figura 7), na qual selecionamos a opção Modem. Figura 28.7 Lista de tipos de hardware. Será apresentada a seguir uma lista de marcas e modelos. Podemos então selecionar o fabricante e o modelo do modem a ser instalado. Quando encontramos na lista o modelo que estamos instalando, basta clicar em Avançar. Quando não encontramos, devemos clicar no botão Com disco. Devemos então especificar o drive no qual estão os drivers fornecidos pelo fabricante (CD-ROM ou disquete). Capítulo 28 - Modems 28-7 Figura 28.8 Lista de marcas e modelos. Será feita a leitura do disquete ou CD-ROM fornecido pelo fabricante, e a seguir será apresentado um quadro com os tipos de hardware compatíveis com o produto que está sendo instalado. Selecionamos o driver apropriado para o nosso modem e será feita a instalação. Dependendo do modelo do modem, novos dispositivos serão detectados e novos drivers serão instalados. Se na primeira etapa foi detectada apenas a porta serial existente no modem, na segunda etapa será detectado o modem propriamente dito. No caso de voice modems, serão detectados também os dispositivos sonoros (wave devices), responsáveis pelo tratamento de sinais sonoros. Terminada a instalação podemos checar a presença do modem no Gerenciador de Dispositivos. No nosso exemplo são três os componentes instalados (figura 9):    Diamond Voice Modem Serial Wave Device Supra 2260 PCI Modem Enumerator SupraMAX 56i Voice PCI 28-8 Hardware Total Figura 28.9 Componentes do modem listados no Gerenciador de Dispositivos. A figura 10 mostra o quadro de propriedades do modem instalado. Observe a indicação: Status do dispositivo: Este dispositivo está funcionando corretamente. Isto indica que a instalação foi bem sucedida. Não existem conflitos de hardware e todos os drivers estão corretamente instalados. Figura 28.10 O modem foi corretamente instalado. Capítulo 28 - Modems 28-9 Entre as várias guias deste quadro de propriedades, é conveniente consultar a guia Recursos (figura 11). Observe a indicação: Lista de dispositivos em conflito: Nenhum conflito. Podemos observar também que o modem foi instalado com o endereço 3E8 (COM3) e utilizando a IRQ9. Figura 28.11 Recursos de hardware usados pelo modem. Usando os drivers nativos do Windows Muitos modems podem ser instalados com os drivers que acompanham o Windows. Como regra geral, quanto menos recente é um modem, maiores serão as chances do Windows possuir seus drivers. Da mesma forma, quanto mais nova é a versão do Windows, maior é o número de modems suportados. Usaremos como exemplo o modem U.S. Robotics Sportster 56k. Faremos também a desabilitação da COM2 no CMOS Setup. Isto pode ser necessário quando não existem interrupções disponíveis para o modem. Note que esta configuração não é obrigatória. O modem pode funcionar perfeitamente com outras cofigurações, como a COM3/IRQ9 mostrada no exemplo anterior. Assim que o Windows é inicializado, o modem é detectado e entra em ação o Assistente para adicionar novo hardware. Clicamos em Avançar. 28-10 Hardware Total No quadro seguinte o Assistente perguntará se queremos que seja feita a busca automática ou se queremos selecionar o driver a partir de uma lista de marcas e modelos. Escolheremos a segunda opção e será apresentada uma lista de tipos de hardware, na qual selecionamos a opção Modem. Será apresentada uma lista de marcas e modelos (figura 12). No nosso exemplo, selecionaremos: Fabricante: Modelo: U.S. Robotics, Inc. Sportster 56k Data Fax Figura 28.12 Lista de marcas e modelos. Será feita a leitura dos drivers a partir do CD-ROM de instalação do Windows. Terminada a instalação, podemos checar o modem no Gerenciador de Dispositivos (figura 13). Figura 28.13 O novo modem consta no Gerenciador de Dispositivos. Capítulo 28 - Modems 28-11 No quadro de propriedades do modem deverá constar a indicação: Status do dispositivo: Este dispositivo está funcionando corretamente. Isto significa que não existem conflitos de hardware e que todos os drivers foram instalados. A figura 14 mostra a guia Recursos. O modem foi instalado como COM2 e usa a IRQ3. Observe ainda a indicação: Lista de dispositivos em conflito: Nenhum conflito. Figura 28.14 Recursos de hardware usados pelo modem. As próximas etapas da instalação Neste ponto o modem já está instalado, mas não está necessariamente pronto para funcionar. Precisamos ainda realizar outras etapas: Ajustar configurações no Gerenciador de Dispositivos Ajustar configurações no Painel de Controle Programar as configurações para a Internet Instalar navegador para acesso à Internet Instalar gerenciador de fax Mais adiante neste capítulo abordaremos todas essas etapas. 28-12 Hardware Total Instalando um modem externo A instalação de um modem externo é fisicamente diferente da de um modem interno, mas do ponto de vista de software, o procedimento é bastante semelhante. A figura 15 mostra um modem externo fabricado pela U.S. Robotics. Note que este modem particularmente lembra um pouco o aspecto de uma secretária eletrônica, mas nem todos os modems externos possuem este aspecto. Figura 28.15 Um modem externo. Na parte traseira de um modem externo encontramos um conector DB-25 ou DB-9 para ligação em uma das interfaces seriais do PC, conectores RJ-11 (um para conexão na linha telefônica e outro para ligar em um telefone), um conector para ligar no Adaptador AC (fonte de alimentação externa) e um botão On/Off. Figura 28.16 Parte traseira de um modem externo. O modem deve ser ligado a uma interface serial livre (COM1 ou COM2, mas como muitas vezes o mouse está ligado na COM1, o modem externo é normalmente ligado na COM2), através de um cabo apropriado (figura 17). Note que nem sempre os modems são acompanhados desses cabos, sendo necessário adquiri-los separadamente, em lojas de suprimentos de informática. Capítulo 28 - Modems 28-13 Figura 28.17 Conectando o modem externo na porta serial. As ligações no telefone e na linha telefônica são idênticas às usadas em modems internos. Através de uma extensão RJ-11 fornecida junto com o modem, fazemos a ligação do conector indicado como LINE, WALL ou TELCO até a tomada da linha telefônica. No outro conector RJ-11 (PHONE), podemos opcionalmente ligar um aparelho telefônico (figura 18). Este telefone poderá ser utilizado quando o modem não estiver trabalhando. Devemos ainda ligar o modem na rede elétrica, através do Adaptador AC que o acompanha. Figura 28.18 Ligação na linha telefônica. Podemos agora passar à instalação do modem no ambiente Windows, mas convém primeiro checar se a porta serial na qual será feita a instalação está livre e funcionando (normalmente a COM2 da placa de CPU, já que muitas vezes a COM1 estará sendo usada pelo mouse). Deixamos então o modem desligado e ligamos o computador. 28-14 Hardware Total Figura 28.19 Checando a COM2 no Gerenciador de Dispositivos. Use o Gerenciador de Dispositivos para checar se a COM2 está ativada e se não existem conflitos de hardware (figura 19). Aplique um clique duplo sobre o ícone da COM2 e será apresentado um quadro de propriedades como o da figura 20. Observe a indicação: Este dispositivo está funcionando corretamente. Isto significa que o driver da COM2 está instalado e que não existem conflitos de hardware no que diz respeito aos endereços de E/S e ao uso de IRQs. Capítulo 28 - Modems 28-15 Figura 28.20 A COM2 está funcionando corretamente. Podemos agora ligar o modem e utilizar o botão Atualizar do Gerenciador de Dispositivos. O modem será então detectado pelo Windows. No nosso exemplo, teremos um quadro com a indicação: Novo hardware detectado U.S. Robotics 56k Voice Pro Ext Entrará em ação o Assistente para adicionar novo hardware. Podemos deixar que o Windows procure entre seus próprios drivers, um próprio para o modem que queremos instalar, mas na maioria das vezes é melhor usar a opção Exiba uma lista de todos os drives de um determinado local, para então acessar o disquete ou CD-ROM que acompanha o modem, fornecido pelo seu fabricante. É o que faremos neste caso. Usamos o botão Com disco e selecionamos o disquete (ou CD-ROM) que acompanha o produto. Será feito o acesso e a seguir termos um quadro como o da figura 21, com a lista dos drivers encontrados no disco do fabricante. Se esta lista estiver vazia, marque a opção Mostrar todos os itens de hardware. 28-16 Hardware Total Figura 28.21 Encontrado o driver para o modem. Será então feita a instalação dos drivers do modem. Como o modelo do nosso exemplo é um Voice Modem, será feita a seguir a detecção automática dos circuitos de voz, com a indicação: Novo hardware encontrado: Wave Device for Voice Modem Novamente usamos o disco que acompanha o produto para obter os drivers para este novo dispositivo. No nosso exemplo será apresentado um quadro similar ao da figura 21, porém com a indicação: U.S. Robotics Voice Serial Wave Device Terminada a instalação podemos consultar o Gerenciador de Dispositivos para verificar se o modem está corretamente instalado. Ao aplicarmos um clique duplo sobre o ícone do modem, será apresentado o seu quadro de propriedades, no qual deve constar a indicação “Este dispositivo está funcionando corretamente”. O dispositivo Wave device for voice modem constará na seção Controladores de som, vídeo e jogo. Devemos também checar se este dispositivo está funcionando corretamente. A partir de agora o uso do modem será similar ao dos modems internos. Devemos fazer configurações no Gerenciador de Dispositivos e no Painel de Controle, testar o modem, como explicaremos mais adiante neste capítulo, instalar softwares de comunicação e configurar o computador para acesso à Internet. Capítulo 28 - Modems 28-17 Configurações no Gerenciador de Dispositivos Vejamos como fazer a configuração do modem no Gerenciador de Dispositivos. Para isto selecionamos o modem no Gerenciador de Dispositivos e clicamos em Propriedades. Será apresentado o quadro de propriedades do modem (figura 22). Figura 28.22 Quadro de propriedades do modem. A guia Geral do quadro de propriedades do modem traz o nome do seu fabricante, o modelo e a versão. Outra informação deste quadro é o status do modem. Observe na figura 22 a indicação Esse dispositivo está funcionando corretamente. Caso existam problemas na sua configuração, em geral provenientes de um conflito de hardware ou falta de drivers, este será descrito no status do modem indicado neste quadro. Temos ainda neste quadro, o campo Utilização do dispositivo. Com ele podemos desabilitar modems PnP, o que pode ser útil para testes. Para isto, basta desmarcar o quadro indicado com Configuração original. O modem não será “desinstalado”, e sim, permanecerá inativo, como se não estivesse presente no PC. Para que volte a funcionar, bastará marcar novamente o quadro Configuração original. 28-18 Hardware Total Figura 28.23 A guia Modem. A guia Modem, mostrada na figura 13.45, apresenta três controles: Porta - É indicada a porta serial onde o modem está conectado. Volume do alto falante - Controla do volume do alto-falante do modem, que serve para que o usuário acompanhe o andamento do processo de conexão. Com esses sons podemos perceber, por exemplo, quando cai a ligação no início da conexão. Velocidade máxima - Utilizando compressão de dados, as portas serias dos modems podem operar com velocidades até 4 vezes superiores à taxa de transferência normal do modem. Por exemplo, modems de 56k bps podem operar com até cerca de 224k bps. Nem todos os tipos de dados permitem este elevado grau de compressão de dados, mas ainda assim é recomendável deixar este controle na velocidade máxima oferecida. A guia Conexão (figura 24) tem várias opções relacionadas com o formato usado na transmissão e recepção dos dados, os procedimentos de discagem e conexão, além de opções de hardware. No campo Preferências de conexão, temos ajustes relativos aos bytes a serem transmitidos e recebidos. O modo programado por default é simbolizado como 8N1, ou seja, 8 bits, sem paridade e com 1 bit de parada (stop bit). Capítulo 28 - Modems 28-19 Figura 28.24 A guia Conexão. Ainda na figura 24, podemos observar o campo Preferências de chamada. Temos aqui alguns parâmetros relacionados com o processo de discagem pelo modem: Aguardar o sinal antes de discar - Ao receber uma ordem de discagem, o modem a princípio a realiza imediatamente. Na prática isto não funciona, pois é preciso que seja esperado o tom de discagem, o que pode demorar muito. Com esta opção estamos indicando que o modem deve aguardar o tom de discagem antes de começar a discar. Cancelar chamada se não for conectada dentro de 60 segundos Estabelecemos um tempo máximo para a tentativa de conexão. Se este tempo for atingido e a conexão não tiver sido estabelecida, será automaticamente cancelada. Desconectar chamada se ociosa por mais de 30 minutos - Se a linha permanecer inativa por um período maior que o especificado, a ligação será automaticamente desligada. Basta marcar o quadro correspondente e preencher no campo ao lado o número de minutos. Encontramos ainda na figura 24, dois botões para configurações avançadas: Configurações de porta avançadas - As portas seriais possuem dois circuitos capazes de armazenar cada um, 16 bytes. Cada um desses circuitos 28-20 Hardware Total (chamados de FIFOs) é uma fila de bytes a serem transmitidos e recebidos. Através deste comando podemos especificar o tamanho máximo de cada uma dessas filas. A princípio podemos deixar ambos na configuração default, como mostra a figura 25. Em algumas portas seriais de PCs antigos, ocorriam problemas com os FIFOs, só resolvidos com a sua total desativação. Através deste quadro, podemos reduzir ou até eliminar totalmente o uso dos FIFOs. Esta providência não é necessária nos modems modernos. Figura 28.25 Definindo o tamanho do FIFO de entrada e FIFO de saída. Configuração avançada da conexão - Usando o botão Avançada na figura 24, teremos um quadro como o mostrado na figura 26. É possível que seja necessário fazer alterações em algumas dessas opções. Figura 28.26 Configuração avançada da conexão. A opção Usar o controle de erro habilita um importante recurso, a correção automática de erros. Ao detectarem um erro de recepção, pedem automaticamente a retransmissão do bloco de dados no qual o erro ocorreu. Esta opção deve ser habilitada. Se for desabilitada, a transmissão também funcionará, mas os erros precisarão ser corrigidos por protocolos de nível superior, tornando a conexão menos confiável e mais lenta. A opção Requerido para a conexão diz respeito ao controle de erro, ou seja, indica que o controle de erro ativo é necessário para que a conexão seja Capítulo 28 - Modems 28-21 estabelecida. Quando marcamos esta opção, a conexão só será estabelecida quando ambos os modems estão com o controle de erros ativado. Devemos usar preferencialmente esta opção, principalmente em linhas muito ruidosas. A opção Compactar dados ativa a compressão de dados. Com ele, seqüências de dados que sejam compactáveis, como por exemplo as encontradas em arquivos de texto, podem ser comprimidas em até 4:1. Devemos deixar esta opção habilitada. A opção Utilizar protocolo celular é habilitada quando o modem for conectado a um telefone celular, ao invés de uma linha telefônica comum. É então ativado o protocolo ETC (Enhanced Throughput Cellular), com características específicas para a transmissão e recepção via rádio (o celular nada mais é que um rádio sofisticado). A maioria dos modems não possui este recurso, encontrado em alguns modelos de modems para notebooks. Através da opção Usar o controle de fluxo é feita a sincronização entre a alta velocidade do processador e a baixa velocidade da linha telefônica. A opção Hardware (RTS/CTS) indica que deve ser usado o controle de fluxo por hardware. É baseado em dois sinais da interface serial, chamados RTS (Request to Send) e CTS (Clear to Send). A outra opção é indicada como Software (XON/XOFF). Este método praticamente não é mais usado, e é mantido apenas para garantir compatibilidade com sistemas mais antigos. Escolha portanto o controle de fluxo por hardware. O Tipo de modulação diz respeito ao método pelo qual os dados digitais serão convertidos em sinais analógicos para serem enviados pela linha telefônica. Quando fazemos ligações para o Brasil ou para os Estados Unidos, usamos a modulação padrão. Esta regra é válida também para ligar com o provedor de acesso à Internet. O campo indicado como Configurações extras é usado, por exemplo, por aqueles com muita experiência em comunicação de dados e desejam enviar ao modem, comandos personalizados. Também podemos encontrar instruções para preenchimento de configurações extras, sugeridas por provedores de acesso à Internet. OBS: Quando for apresentada a mensagem de erro “No Dial Tone” (sem tom de discagem), mesmo que você escute pelo alto falante que existe este tom, significa que o modem não está conseguindo detectá-lo. Para corrigir este problema, coloque X3 no campo de configurações extras. 28-22 Hardware Total A opção Acrescentar ao log faz com que a atividade do modem seja resumida no arquivo C:\WINDOWS\MODEMLOG.TXT. Quando ocorrem problemas de conexão, podemos consultar este arquivo para verificar as suas causas. Em modems PnP, encontramos ainda a guia Recursos, com a qual podemos visualizar e alterar os endereços de E/S e IRQ relacionados ao modem. Quando esta guia não está presente, podemos acessá-la pelo quadro de propriedades da interface serial correspondente ao modem. Configurações no Painel de Controle Não só no Gerenciador de Dispositivos encontramos comandos de configuração do modem. Também existe o comando Modems no Painel de Controle. Ao ser usado, é apresentada a guia Geral (figura 27), com uma lista dos modems instalados. Figura 28.27 Indicando o modem a ser configurado. A outra guia deste quadro é a Diagnóstico (figura 28). É exibida uma lista com todas as interfaces seriais, e os modems que ocupam cada uma dessas interfaces. No nosso exemplo, temos um único modem instalado na COM2. Para utilizar o diagnóstico, basta selecionar o modem e clicar sobre o botão Mais informações. Capítulo 28 - Modems 28-23 Figura 28.28 Guia de diagnóstico. Com este comando, são apresentadas diversas informações (figura 29). É indicado o endereço da sua porta serial, a IRQ utilizada, o tipo de UART, a máxima velocidade suportada, e um quadro com diversas strings de identificação. Essas informações podem ser úteis para especialistas em comunicação de dados, ou até para aproveitar certos macetes. Por exemplo, procure no quadro de diagnóstico do modem, as respostas para os comandos ATI7 (figura 30). Figura 28.29 Diagnóstico do modem. As respostas sucessivas ao comando ATI7 trazem diversas informações sobre o modem. Veja por exemplo os protocolos utilizados (V32Bis, V34+ e V.90), 28-24 Hardware Total as classes suportadas nas transmissões de fax (classes 1 e 2), as opções de linha (identificador de chamadas) e a opção de voz Speakerphone (mais conhecido no Brasil como viva voz). Podemos desta forma determinar, por exemplo, se um certo modem de 56k bps possui ou não o protocolo V.90. Se estiver indicado apenas o protocolo K56Flex ou X2, devemos realizar o upgrade para V.90. Figura 28.30 Identificando informações sobre as capacidades do modem. Voltando à figura 27, observe o botão Propriedades de Discagem. Ao ser usado, teremos o quadro da figura 31, com campos para identificação de localidade e parâmetros de discagem. Através deste quadro podemos definir diversas localidades e seus respectivos parâmetros. Capítulo 28 - Modems 28-25 Figura 28.31 Quadro de propriedades de discagem. No campo Estou discando de indicamos o nome da localidade. A seguir preenchemos o restante do quadro: país, código da cidade, opções prédiscagem, tipo de discagem (tom/pulso, etc.). Usamos o botão Novo para definir novas localidades e preencher seus respectivos parâmetros. Desta forma não será preciso reprogramar todas as propriedades cada vez que mudamos de localidade. Bastará selecionar a localidade desejada e automaticamente os seus respectivos parâmetros serão preenchidos. Digamos por exemplo que estejamos usando um notebook e que na localidade CASA, a discagem seja feita por pulsos, e que na localidade TRABALHO a discagem seja feita por tons, mas que seja preciso discar 0 antes do número para ter acesso a uma linha externa. Ao invés de trocar sucessivas vezes esses parâmetros, podemos defini-los separadamente nas localidades CASA e TRABALHO. Bastará então selecionar a localidade desejada e todos os parâmetros serão mudados automaticamente. No quadro de propriedades de discagem temos um campo para indicar um número que dá acesso a linhas externas. Quando é preciso discar 0 para acessar uma linha externa, indicamos aqui este número. Existe porém uma forma muito mais prática para preencher este campo. Podemos preenchê-lo com W para linhas diretas e com W0W para linhas de ramal. O prefixo “W” serve para que o modem aguarde pelo tom de discagem. Se não for usado, começa a discagem, sem aguardar pelo sinal de “linha”. Finalmente encontramos neste quadro uma indicação para o tipo de discagem, tom ou pulso. Programe de acordo com o tipo de discagem 28-26 Hardware Total suportada pela sua linha telefônica. Se ambos os tipos forem suportados, programe como TONS. Testando o modem Depois de instalado o modem, você pode testá-lo usando os programas de comunicação que o acompanham. Não é uma boa idéia testá-lo usando programas para acesso à Internet, pois esses programas requerem configurações adicionais, e um erro em uma delas fará você pensar que o modem é o culpado. É recomendável testar o modem usando dois programas de comunicação bem simples que fazem parte do Windows: o Discagem Automática e o Hyperterminal. Esses programas estão localizados em no menu Iniciar/Programas/Acessórios/Comunicações. Caso você não os encontre, faça a sua instalação através do comando Adicionar/Remover programas no Painel de Controle. Selecione a guia Instalação do Windows, clique em Comunicações e marque os programas que deseja instalar. O programa Discagem Automática usa o modem para fazer ligações telefônicas de voz. Quando a ligação for atendida, podemos tirar o telefone do gancho e falar normalmente. Figura 28.32 Usando o programa Discagem Automática para testar o modem. Para testar o modem com este programa, basta preencher o número e clicar no botão Discar (figura 32). A discagem será feita e será apresentado o quadro da figura 33. Quando a chamada for atendida, podemos tirar o telefone do gancho e clicar no botão Conversar. Para desistir da ligação, clicamos no botão Desligar. Capítulo 28 - Modems 28-27 Figura 28.33 Discagem em andamento. O simples fato da ligação ter sido realizada com este programa é um indício bastante forte de que o modem está corretamente instalado. Ainda assim, convém realizar um teste mais completo, envolvendo a transmissão e a recepção de dados. Este teste pode ser feito através do programa Hyperterminal. Quando for solicitado o número de telefone a ser discado, preencha o número de um provedor de acesso à Internet. Não será possível acessar a Internet usando este programa, mas poderemos ver as mensagens enviadas pelo provedor pedindo o login (nome do usuário e senha). A figura 34 mostra o Hyperterminal após ser feita a conexão com um provedor de acesso à Internet. Figura 28.34 Usando o Hyperterminal para testar o modem. Depois de testar o modem, podemos configurar o computador para acesso à Internet e instalar softwares de comunicação que o acompanham, como por exemplo, gerenciadores de fax. Usando um gerenciador de fax Os modems são acompanhados de diversos softwares, entre eles, um para a transmissão e recepção de fax. Muitos modems são acompanhados do Quick Link 2, outros são acompanhados do RapidComm. Existem muitos softwares 28-28 Hardware Total deste tipo. Não importa qual seja o software fornecido, todos eles possuem comandos muito semelhantes. Podemos até mesmo adquirir um software gerenciador de fax de forma separada do modem, como o WinFax Pro, encontrado com facilidade nas revendas de software no Brasil. Configurando o gerenciador de fax Um dos mais comuns gerenciadores de fax é o RapidComm, que acompanha a maioria dos modems produzidos pela U.S. Robotics. Note que usaremos este programa como exemplo por ser bastante popular, mas todos os gerenciadores de fax possuem comandos similares aos exemplificados para o RapidComm. Sua instalação é bastante simples, sem perguntas complicadas, exceto uma que é apresentada no final: Quer instalar o driver de impressão do RapidComm como sua impressora default? A razão desta pergunta é que ao instalarmos um programa para gerenciamento de fax, é feita a instalação de um driver de impressão que simula uma impressora virtual. Sempre que quisermos transmitir por fax, qualquer documento de qualquer aplicativo do Windows, bastará usar o comando Imprimir, e especificar a saída nesta impressora virtual. A princípio não existe razão para que esta impressora virtual seja usada como default. Podemos deixar a impressora que está conectada ao PC ser utilizada como default, e sempre que quisermos transmitir um fax, usamos o comando Imprimir e especificamos a impressora virtual. Quando usamos o RapidComm pela primeira vez, é apresentado um quadro para preenchimento de nome, empresa e telefones. Esses dados serão usados para preenchimento automático dos cabeçalhos dos faxes transmitidos. A seguir é apresentado um outro quadro para preenchimento de endereço postal e endereço eletrônico para e-mail. Finalmente, é apresentado um quadro no qual indicamos o modem a ser usado nas transmissões e recepções de fax. O RapidComm irá obter as características deste modem, e a seguir estará pronto para funcionar (figura 35). Capítulo 28 - Modems 28-29 Figura 28.35 Janela principal do RapidComm. A maioria das configurações do modem definidas no Gerenciador de Dispositivos e no Painel de Controle serão utilizadas pelo RapidComm, mas será preciso executar o seu Setup, fazendo ajustes na configuração. Para isto usamos o comando Configurar preferências (nas versões em inglês, Setup/Preferences). Em geral todas as opções de configuração (programadas com valores default) estarão satisfatórias e corretas. Uma guia importante é a Resposta, mostrada na figura 36. Aqui programamos como o RapidComm irá fazer o atendimento automático de chamadas. Podemos deixar por exemplo que o atendimento seja feito apenas depois de um certo número de toques. Se o usuário atender o telefone antes deste número, o RapidComm irá ignorar a chamada. Figura 28.36 Configurações de resposta. Transmissão de fax por uso direto do gerenciador Podemos transmitir fax por dois métodos: 28-30 Hardware Total a) Diretamente pelo gerenciador de fax (ex: RapidComm) b) A partir de qualquer aplicativo, através do comando Imprimir Vejamos inicialmente como fazer a transmissão direta pelo RapidComm. Uma mensagem em fax é composta de três seções: Folha de rosto, Mensagem da folha de rosto e Anexos. Para transmitir um fax, basta clicar no botão Enviar Fax na barra de botões do RapidComm, ou então usar o comando Iniciar / Enviar Fax a partir dos seus menus. Será apresentado um quadro como o da figura 37. Preenchemos o nome do destinatário, o número de fax, o nome da empresa, o assunto e uma mensagem para a folha de rosto. Para enviar anexos a esta folha de rosto, devemos clicar sobre o botão Anexos. Isto fará com que seja apresentado um quadro no qual especificamos os arquivos a serem transmitidos em anexo. O fax transmitido será composto da folha de rosto, seguido das páginas que compõem este arquivo. Podemos especificar vários arquivos anexos, que serão transmitidos em uma seqüência. Figura 28.37 Preenchendo os dados do destinatário. Ao clicarmos sobre o botão Enviar fax, o RapidComm fará a conversão dos dados a serem impressos para o formato HFX. Este é um formato gráfico usado pelo RapidComm para o armazenamento de faxes recebidos e transmitidos. A seguir a janela do RapidComm assumirá o aspecto mostrado na figura 38. Será feita a discagem, a conexão será estabelecida com o aparelho de fax receptor, e finalmente será feita a transmissão. Capítulo 28 - Modems 28-31 Figura 28.38 Transmissão de fax em andamento. O fax que chega ao receptor é mostrado na figura 39. Nesta primeira página é mostrado o cabeçalho (que pode ser personalizado pelo usuário), os dados do transmissor e do receptor, a nota introdutória para primeira página. A seguir seguem os anexos, caso tenham sido selecionados para transmissão. Figura 28.39 Primeira página de um fax. Transmissão de fax a partir de um aplicativo O driver de impressão instalado juntamente com o gerenciador de fax faz com que qualquer aplicativo possa transmitir seus documentos na forma de fax. Basta usar o comando Arquivo/Imprimir, e no quadro apresentado escolher a impressora virtual criada pelo gerenciador de fax. 28-32 Hardware Total Figura 28.40 Selecionando a impressão “via fax”. Na figura 40, usamos o comando Imprimir no Microsoft Word. Na lista de impressoras, selecionamos o RapidComm Voice (uma versão especial do RapidComm, capaz de tratar ligações de voz). Isto fará com que o gerenciador de fax seja executado, sendo apresentado o quadro da figura 41, para preenchimento do destinatário, telefone e demais informações necessárias em um fax. O aplicativo “pensará” que está imprimindo o documento, mas na verdade o estará transmitindo na forma de fax. A partir daí o processo é similar ao descrito no item anterior. Figura 28.41 Preenchendo os dados do destinatário. Recepção automática de fax Para que o computador faça automaticamente o atendimento de faxes, devemos inicialmente usar o comando Configurar / Preferências, já mostrado na figura 36. No campo Modo de Resposta selecionamos as opções Resposta manual e Somente fax. A partir de então o RapidComm fará a recepção de faxes de forma automática. Capítulo 28 - Modems 28-33 Figura 28.42 Recebimento de fax. Na figura 42, o RapidComm acaba de fazer o atendimento de uma chamada e está recebendo um fax. Podemos programar o RapidComm para que faça automaticamente a impressão de cada fax recebido, e/ou que abra automaticamente o programa visualizador de fax, para que seja visto na tela. Essas opções são programadas através do comando Configurar / Receber Fax, e com o campo Opções de pós recepção. Caso não tenhamos usado essas opções, devemos executar manualmente o visualizador de fax para ter acesso aos faxes recebidos. Isto é feito pelo comando Iniciar / Visualizador de fax. A transmissão de fax por computador é muito vantajosa quando o documento a ser enviado é um arquivo em disco. Não é preciso listar o arquivo em papel para colocar em um aparelho de fax convencional. O fax enviado desta forma será sempre legível e com boa resolução. Já a recepção de fax por computador é bem menos usada. É preciso que o programa gerenciador de fax esteja sempre ativo para atender as ligações. Portanto o usuário deve manter o computador ligado durante todo o dia. Quando o número de faxes recebidos diariamente é muito grande, é mais vantajoso utilizar um aparelho de fax convencional. Quando o número de faxes recebidos é muito pequeno, podemos fazer a recepção de forma manual. Nesta modalidade nem mesmo é necessário deixar o RapidComm ativo. O interessado em enviar o fax pode ligar e pedir o “sinal de fax, por favor”. Podemos então executar o RapidComm e comandar a recepção manual de fax, como veremos a seguir. Recepção manual de fax Na recepção manual de fax, podemos deixar o RapidComm desativado, ou mesmo ativado mas com a recepção desabilitada. Para desabilitar a recepção automática usamos o comando Configurar / Preferências e selecionamos a 28-34 Hardware Total guia Resposta. No campo Modo de resposta, usamos a opção Ignorar toque. Assim, o telefone poderá tocar indefinidamente até o transmissor desistir, mas o RapidComm não fará o atendimento. O atendimento só será feito ao usarmos o comando Iniciar / Recepção manual de fax (figura 43). Figura 28.43 Ativando a recepção manual de fax. O comando de recepção manual de fax pode ser usado quando alguém telefona e pede o “sinal de fax”. Pode ser também usado quando fazemos acesso a atendimento bancário automatizado. Ao ligar, por exemplo, para o banco Itaú, é pedido o número da agência, o número da conta e a senha do cartão eletrônico. Podemos digitar esses números usando o telefone que está ligado ao modem, ou então usando o “modo telefone” do RapidComm. Quando a gravação do banco disser “ao sinal, aperte a tecla de início”, usamos o comando Recepção manual de fax. Será então feita a recepção do extrato bancário “via fax”, porém utilizado o modem. Vemos portanto que este comando é equivalente a usar a tecla Início de um aparelho de fax convencional. Viva-voz O RapidComm Voice pode operar como um telefone viva-voz (speakerphone), caso a placa de modem possua este recurso. Para saber se o modem possui este recurso, consulte a seção Configurações no Painel de Controle, na qual mostramos como utilizar o diagnóstico do modem para identificar seus recursos. Capítulo 28 - Modems 28-35 Figura 28.44 O telefone viva-voz. Usamos o comando Visualizar / Viva-voz, e o RapidComm assumirá o aspecto mostrado na figura 44. Podemos agora digitar o número para o qual desejamos discar e usar o botão Discar. Poderemos utilizar o microfone e o alto falante ligados na parte traseira da placa de som para estabelecer uma conversação telefônica. Temos ainda dois controles de volume para regular o volume do microfone e o do alto falante. Secretária eletrônica O programa RapidComm Voice pode operar como uma secretária eletrônica (Answer machine), desde que a placa seja do tipo Voice Modem. Para ter acesso à secretária eletrônica usamos o comando Visualizar / Contador de mensagem. A RapidComm assumirá o aspecto mostrado na figura 45. Existem três contadores, sendo um para o número de mensagens de voz, um para o número de faxes recentemente recebidos e outro para o número de menagens de dados. Figura 28.45 Para usar o modem como secretária eletrônica. O botão Ativado é usado para ligar e desligar a secretária. Uma vez com este botão ativado, o RapidComm estará pronto para atender chamadas e gravar as mensagens. O botão com o desenho de um microfone serve para gravar a mensagem de saudação, algo como “aqui fala o fulano, no momento não posso atender, deixe seu recado após o beep...”. 28-36 Hardware Total Figura 28.46 Escolhendo o microfone e o alto falante a serem usados. Antes de gravar a mensagem de saudação e de utilizar a secretária eletrônica é conveniente definir onde estão conectados o microfone e o alto falante que serão utilizados para essas funções. Isto é feito através do comando Configurar / Voz (figura 46). Podemos escolher se o microfone será ligado no modem, na placa de som, ou se será usado o que está embutido no telefone. Da mesma forma, o alto falante a ser usado pode estar conectado no modem, na placa de som, ou ainda podemos usar o que está embutido no telefone. O programa estará então apto a receber as mensagens e gravá-las, como vemos na figura 47. Figura 28.47 Uma mensagem sendo gravada. O RapidComm mostrará o número de mensagens recentemente gravadas, como vemos na figura 48. Basta clicar sobre o número de mensagens de voz para ouvir as últimas mensagens. Capítulo 28 - Modems 28-37 Figura 28.48 Temos 3 novas mensagens. Se quisermos ouvir outras mensagens que não sejam as mais recentes, basta clicar no ícone da caixa de correio, abaixo do microfone (veja a figura 48). Será apresentado um quadro como o da figura 49. Selecionamos a pasta InBox, e será exibida uma lista de mensagens recebidas (voz, dados e fax). Aplique um clique duplo para ouvir a mensagem de voz desejada. Figura 28.49 Histórico das mensagens recebidas. Instalando um modem não PnP A instalação de um modem de legado (não PnP), requer duas instalações isoladas: a) Instalar a interface serial existente no modem b) Instalar o modem Para instalar a sua porta serial, é preciso verificar as opções de recursos, configurados através de jumpers. Normalmente as opções são: Endereço: Interrupção: COM1, COM2, COM3 ou COM4 IRQ3, IRQ4, IRQ5, IRQ7 ou IRQ9 É preciso ainda verificar no Gerenciador de Dispositivos, quais dessas opções estão livres para serem usados pela porta serial do modem. Essas instalações consistem em informar, através do comando Adicionar Novo Hardware do Painel de Controle, primeiro a presença da porta serial, depois do modem. 28-38 Hardware Total Instalando a porta serial Antes de instalar a interface serial existente no modem devemos checar através do Gerenciador de Dispositivos se os recursos correspondentes estão livres. Na figura 50 vemos que as únicas interfaces seriais presentes são a COM1 e a COM2. Poderíamos a princípio fazer a instalação como COM3 ou COM4, mas para termos maior segurança devemos checar as faixas de endereços e as interrupções livres. Figura 28.50 Este computador possui apenas as interfaces COM1 e COM2. As faixas de endereços ocupadas pelas interfaces seriais são: COM1: COM2: COM3: COM4: 3F8 a 3FF 2F8 a 2FF 3E8 a 3EF 2E8 a 2EF A melhor forma de consultar as faixas livres é aplicando um clique duplo em Computador no Gerenciador de dispositivos. Marcamos a opção Entrada/saída figura 51 e percorremos a lista para verificar se as faixas 3E83EF e/ou 2E8-2EF (COM3 e COM4) estão livres. No exemplo da figura 51 constatamos que a faixa 3E8-3EF está livre, portanto podemos instalar o modem como COM3. Capítulo 28 - Modems 28-39 Figura 28.51 A faixa de endereços da COM3 está livre. Devemos também escolher uma IRQ para ser utilizada por esta nova porta serial. A escolha dependerá das IRQs livres e das que podem ser configuradas através dos jumpers da placa. No nosso exemplo instalaremos uma placa U.S. Robotics Sportster 28.800 de legado, cujas interrupções suportadas são IRQ3, IRQ4, IRQ5, IRQ7 e IRQ9. Como a COM1 e a COM2 usam a IRQ4 e a IRQ3, a placa de som muitas vezes usa a IRQ5 e a porta paralela normalmente usa a IRQ7, uma boa opção é usar para a placa de modem a IRQ9. Note que em muitas placas a IRQ9 é indicada como IRQ2. Na figura 52 vemos que a IRQ9 está livre. Se não estivesse poderíamos tentar alterá-la pelo Gerenciador de Dispositivos (caso esteja sendo usada por uma placa PnP). Se não for possível, podemos alterar a IRQ da placa de som para liberar a IRQ5 para o modem. Uma outra opção que sempre pode ser usada é desabilitar a COM2 na placa de CPU, deixando a combinação COM2/IRQ3 para o modem. Figura 28.52 A IRQ9 está livre. 28-40 Hardware Total No exemplo decidimos fazer a instalação utilizando COM3 e IRQ9. Para fazer a instalação usamos o comando Adicionar Novo Hardware do Painel de Controle. Quando for perguntado se desejamos que o Windows detecte o novo hardware, optaremos por selecionar o hardware a partir de uma lista. Escolhemos a opção Portas COM/LPT. Na lista de marcas e modelos que é apresentada (figura 53) selecionamos como fabricante, Tipos de porta padrão, e como modelo, Porta de comunicações. Figura 28.53 Instalando manualmente a porta serial. No quadro apresentado a seguir usamos o botão Detalhes para verificar o endereço e a IRQ que o Windows designou para a nova interface. Em geral esses recursos não corresponderão aos que estão realmente configurados pelos jumpers da placa, e temos que fazer ajustes posteriores com o Gerenciador de Dispositivos. Na figura 54, vemos que o endereço designado foi o desejado (COM3=3F8-3FF) Figura 28.54 O Windows designou COM3/IRQ4. Alterando os recursos usados pela nova porta serial Capítulo 28 - Modems 28-41 Depois de reiniciar o computador voltamos ao Gerenciador de Dispositivos para alterar os recursos usados pela placa. No nosso exemplo temos que alterar a interrupção para IRQ9. Figura 28.55 A nova interface serial consta no Gerenciador de Dispositivos. O Gerenciador de Dispositivos mostra a nova porta serial instalada (figura 55). Aplicamos um clique duplo sobre esta porta e será apresentado o seu quadro de propriedades, no qual devemos selecionar a guia Recursos (figura 56). A faixa de endereços está correta, apenas precisamos alterar a interrupção para IRQ9. Para isto, marcamos o item Pedido de interrupção e usamos o botão Alterar configuração. 28-42 Hardware Total Figura 28.56 Recursos usados pela COM3. É possível que neste momento apareça um quadro informando o seguinte: Modificações não permitidas – A configuração desse recurso não pode ser modificada Se isto ocorrer, basta procurar no campo Config baseada em, uma outra configuração básica que aceite a alteração. Na figura 56 está em uso a Configuração básica 4. Repetimos as tentativas com as configurações 5, 6 e assim por diante, até a alteração ser aceita. Depois de alterar a IRQ e o endereço de E/S, devemos reiniciar o computador. Instalando o modem Uma vez que a porta serial existente na placa de modem esteja corretamente instalada, usamos novamente o comando Adicionar Novo Hardware do Painel de Controle para fazer a instalação do modem. Caso estejamos instalando um modem externo, devemos fazer a sua conexão preferencialmente na COM2 existente na placa de CPU. Neste caso não será necessária a etapa de instalação da interface serial. Capítulo 28 - Modems 28-43 Figura 28.57 Para escolher manualmente o modem. Quando o Assistente para Adicionar Novo Hardware perguntar se queremos que modem seja detectado, respondemos que Não para que seja feita a escolha a partir de uma lista. Na lista de tipos de hardware selecionamos a opção Modem. Será perguntado se o modem deve ser detectado ou escolhido a partir de uma lista. Responderemos mais uma vez que não queremos a detecção. Chegaremos então a uma lista de marcas e modelos (figura 58). Figura 28.58 Lista de marcas e modelos. Podemos agora procurar o fabricante e o modelo do modem de legado que estamos instalando. Caso não seja encontrado, podemos usar a opção Tipos de modem padrão e selecionar um dos modems padronizados (no nosso exemplo, Standard 28800 bps modem). Uma outra opção ao invés de utilizar os tipos de modem padrão é tentar obter pela Internet os drivers para este modem. Muitos fabricantes oferecem drivers, mesmo para seus modelos antigos. 28-44 Hardware Total Terminada a instalação podemos checar o novo modem no Gerenciador de Dispositivos, verificando se são indicados conflitos ou outros problemas. Assim como ocorre com outros tipos de modem, devemos agora fazer configurações adicionais no Painel de Controle e no Gerenciador de Dispositivos, como mostramos anteriormente neste capítulo. A seguir devemos testar o modem e instalar softwares de comunicação. Modem para notebook Praticamente não existe diferença entre a instalação de um modem para PCs tipo desktop e modems para notebooks. Muitos notebooks atuais já são equipados com um modem, mas nos modelos desprovidos de modem, podemos instalar um cartão de modem, padrão PCMCIA (também chamado de PC Card), já que a maioria dos notebooks possui este tipo de slot. A figura 59 mostra um cartão de modem para notebook. Uma extremidade é conectada a um slot PCMCIA do notebook. Na outra extremidade conectamos um cabo telefônico. Na extremidade oposta deste cabo encontramos um conector telefônico Rj-11. Figura 28.59 Um modem para notebook. Na figura 60 vemos os slots PCMCIA encontrados na maioria dos notebooks. Aqui podemos conectar modems, cartões com interfaces SCSI, interfaces de rede, discos rígidos e vários outros dispositivos. Capítulo 28 - Modems 28-45 Figura 28.60 Slots PCMCIA de um notebook. Na figura 61, o modem PCMCIA já está conectado no notebook e no cabo que o liga à linha telefônica. Podemos agora ligar o computador e deixar que o Windows faça a sua detecção. A partir daí o processo é o mesmo utilizado para os modems de computadores desktop. O Windows detectará o modem e pedirá a instalação dos seus drivers. Dependendo do modelo, podemos utilizar drives fornecidos com o Windows, ou então instalar os drivers a partir de disquetes que acompanham o modem. Figura 28.61 O modem PCMCIA já conectado no notebook e na linha telefônica. Configuração para a Internet Quando um computador já possui um modem instalado, pode ser facilmente configurado para acessar a Internet. Basta obter um kit de aceso à Internet, vendido em lojas ou fornecido gratuitamente junto com revistas e jornais, ou mesmo entregue ao usuário quando é aberta a conta em um provedor de acesso. Esses kits têm a capacidade de configurar automaticamente o computador para acessar a Internet, mas... não confie totalmente nisso! Muitas vezes esses kits fazem alterações nas configurações do navegador e do próprio Windows. Podem por exemplo instalar seus próprios protetores de tela e papéis de parede, podem ainda obrigar o navegador a entrar sempre 28-46 Hardware Total na página inicial do provedor e bloqueiam as alterações. É uma verdadeira invasão de privacidade. Não faz mal algum aprender a configurar manualmente o computador para acesso à Internet. Mesmo que você utilize a instalação automática, esta seção fará você entender o que está acontecendo durante este processo de instalação. Podemos dividir o processo de configuração de um PC para acesso à Internet em três etapas:    Configuração da conexão Dial-Up Instalação do navegador Configuração do correio eletrônico Vamos agora detalhar essas três etapas. Configuração da conexão Dial-Up Esta é a etapa mais complicada da configuração de um computador para acesso à Internet, apesar de não ser considerada difícil. A configuração de rede, obtida através do comando Rede do Painel de Controle, deve apresentar os seguintes componentes:   Adaptador para rede Dial-Up Protocolo TCP/IP => Adaptador para rede dial-up Na figura 62 vemos esta configuração já pronta. Caso esses componentes não estejam presentes devemos usar o botão Adicionar. Para adicionar o Adaptador Dial-Up usamos: Adicionar - Adaptador - Adicionar - Microsoft - Adaptador Dial-Up Para adicionar o protocolo TCP/IP usamos: Adicionar - Protocolo - Adicionar - Microsoft - TCP/IP Capítulo 28 - Modems 28-47 Figura 28.62 Configuração de rede pronta para acesso à Internet. A seguir devemos criar uma conexão Dial-Up para o provedor de acesso à Internet. Você deve previamente ter feito a inscrição em um provedor local, tendo obtido várias informações para configuração:       Nome ou Login Senha Telefone para conexão Endereços de DNS Endereço de correio eletrônico Endereços de POP e SMTP para correio eletrônico A criação de uma conexão é feita através do comando Acesso à rede DialUp, obtida na janela Meu Computador. Se este comando não estiver presente você deve fazer a sua instalação através do comando Adicionar / Remover programas no Painel de Controle. Selecione a guia Instalação do Windows, a seguir Comunicações e finalmente Acesso à Rede Dial-Up. Ao acessar pela primeira vez a janela de Acesso à rede Dial-Up, é apresentado o Assistente para fazer nova conexão (figura 63). Você também pode chegar a este assistente clicando no ícone Fazer nova conexão, também encontrado na janela de Acesso à rede Dial-Up. 28-48 Hardware Total Figura 28.63 Assistente para fazer nova conexão. No quadro da figura 63 devemos preencher inicialmente um nome que será usado para identificar a conexão. No exemplo usaremos “Provedor”, mas você pode utilizar outro nome qualquer. Normalmente usamos aqui o nome do provedor de acesso no qual temos conta. Encontramos também neste quadro o nome do modem a ser usado na conexão e logo abaixo, um botão Configurar. Este botão dá acesso ao quadro da figura 64, no qual selecionamos a guia Opções. Figura 28.64 Configuração do modem para conexão com a Internet. Marcamos neste quadro a opção Exibir uma janela de terminal após a discagem. É conveniente marcar também a opção Exibir o status do modem. Isto fará com que durante a conexão seja apresentado um ícone na barra de tarefas, ao lado do relógio, indicando a transmissão e recepção de dados. Capítulo 28 - Modems 28-49 Figura 28.65 Configurações da conexão. Com a guia Conexão (figura 65) temos acesso a outros comandos de configuração que podem ser deixados programados como estão. Alguns provedores de acesso recomendam usar neste quadro o botão Avançadas, e no quadro apresentado a seguir preencher o campo Configurações extras com a expressão X3. Este procedimento serve para corrigir um problema comum, no qual o Windows avisa que não existe tom de discagem (dial tone), quando na verdade este tom existe. Depois de configurar o modem e clicar em Avançar no quadro da figura 63, chegamos ao quadro da figura 66, onde temos que indicar o telefone do provedor de acesso, o código da cidade (DDD) e o país. Figura 28.66 Indicando o telefone do provedor. 28-50 Hardware Total Depois de clicar em Avançar, estará terminada a criação da conexão, mas ainda temos que fazer algumas configurações adicionais. A janela Acesso à rede dial-up apresentará agora um ícone para a conexão recém criada (figura 67). Devemos clicar o ícone da conexão com o botão direito do mouse e no menu apresentado escolher a opção Propriedades. Figura 28.67 A nova conexão já foi criada. No quadro de propriedades apresentado (figura 68), selecionamos a guia Rede. No campo Tipo de servidor de rede dial-up, selecionamos a opção PPP: Internet, Windows 2000/NT, Windows ME, como mostra a figura. Figura 28.68 Configurações do provedor. Usamos ativada a opção Ativar compactação de software. Entre os protocolos de rede permitidos, usamos apenas o TCP/IP, deixando os demais desmarcados. Usamos o botão Configurações de TCP/IP, e chegamos ao quadro da figura 69. Capítulo 28 - Modems 28-51 Figura 28.69 Configurações de TCP/IP. Devemos preencher as informações de acordo com instruções fornecidas pelo provedor de acesso. Normalmente usamos ativada a opção Endereço IP atribuído pelo servidor. O seu provedor poderá informar os endereços do DNS primário e secundário, compostos de números que devem ser preenchidos neste quadro. Está terminada a configuração da conexão. Você poderá estabelecer uma conexão com o provedor, aplicando um clique duplo sobre o ícone da conexão. O modem fará a discagem, estabelecerá a conexão e apresentará uma janela de terminal pós-discagem, na qual o seu provedor perguntará o login e a senha. Depois de fornecer a senha, o provedor entrará em momo PPP, e você deverá clicar sobre o botão Continuar (figura 70). Figura 28.70 Conexão estabelecida. 28-52 Hardware Total Na barra de tarefas, ao lado do relógio, será exibido um ícone que representa a conexão. Podemos clicar sobre este ícone para obter informações sobre a conexão, ou então para desconectar. Se preferir que a janela da figura 70 não seja apresentada, clique na guia Segurança da figura 68 e indique o nome do usuário e a senha. No quadro da figura 64, desmarque a opção “Exibir janela de terminal após a discagem”. Instalação do navegador Ao ser feita a instalação do Windows (a partir da versão 98), é instalado também o navegador Microsoft Internet Explorer. Uma vez estabelecida a conexão você pode clicar no seu ícone (uma letra “e” azul na barra de tarefas. Será estabelecida imediatamente uma conexão com a página da Microsoft. Você já pode “navegar” livremente na Internet. Apesar de podermos utilizar o Internet Explorer que acompanha o Windows, poderá ser preciso instalar um outro navegador. O próprio Internet Explorer tem novas versões liberadas mais rapidamente que o próprio Windows. Isto significa que se a versão do Windows que você instalar não for recém-lançada, é possível que exista uma versão mais nova do Internet Explorer no site da Microsoft, ou mesmo do seu provedor de acesso. Também é possível que você não queira usar o Internet Explorer. Nesse caso poderá instalar um outro navagador, como o da Netscape ou o da America Online. As configurações de conexão com o provedor já apresentadas serã válidas para os demais navegadores, inclusive se você decidir utilizar mais de um navegador. Configuração do correio eletrônico Para utilizar o correio eletrônico você precisa fazer a sua configuração. O programa de correio eletrônico que acompanha o Internet Explorer é o Outlook Express. Para configurá-lo, execute-o a partir do seu ícone na barra de tarefas (uma letra “e”ao lado de um envelope de carta), ou então a partir do botão Correio no Internet Explorer. Use então o comando Ferramentas / Contas, pressione o botão Adicionar e escolha a opção Correio. Serão apresentados vários quadros nos quais o assistente pede informações, várias delas tendo sido fornecidas quando você abriu a conta no provedor de acesso: Capítulo 28 - Modems 28-53 Nome para exibição - É o nome usado como remetente nas mensagens que você enviar. Endereço eletrônico - É o seu endereço de e-mail, fornecido pelo seu provedor quando você abriu a conta. Por exemplo, [email protected]. Servidor de mensagens recebidas (POP3 ou IMAP) - Este endereço é fornecido pelo seu provedor quando você abriu a conta, mas não esqueça de perguntar, pois muitos provedores esquecem de fornecer esta informação. Normalmente é algo como pop.provedor.com.br. Servidor de mensagens enviadas - Este endereço também deve ser fornecido pelo seu provedor quando você abre a conta. Normalmente é algo como smtp.provedor.com.br. Nome e senha - O login e a senha que você recebe para acessar o provedor é também usado para acessar o correio eletrônico. Tipo de conexão - São oferecidas opções para conectar manualmente, ou através de linha telefônica, ou através de rede local (LAN). É melhor usar a opção Conectar manualmente. Você deverá então estabelecer a conexão com o provedor antes de executar o programa de correio eletrônico. Upgrade para V.90 O estabelecimento do padrão V.90 para comunicação a 56k bps demorou um pouco mais que o esperado. Enquanto o padrão não era estabelecido, os fabricantes produziram modems de 56k nos padrões X2 e K56Flex, mas sempre com a opção de realizar um upgrade assim que o novo padrão fosse estabelecido. Este upgrade é feito pela reprogramação do protocolo que fica armazenado em uma Flash ROM do modem. Mostramos anteriormente neste capítulo (figura 30) como identificar os protocolos suportados por um modem. Se o seu provedor de acesso oferece conexões a 56k bps mas você só consegue conectar no máximo a 33.600 bps, provavelmente o seu modem está utilizando um protocolo diferente, como o X2 ou o K56Flex. Confirme com o seu provedor de acesso se ele realmente oferece linhas de 56k bps no padrão V.90. Você poderá então acessar o site do fabricante do seu modem para fazer o download do software que atualiza 28-54 Hardware Total a Flash ROM com o protocolo V.90. Antes de fazer esta atualização, leve em conta alguns detalhes: Centrais analógicas e digitais Se a sua linha telefônica é das antigas, aquelas que muitos chamam de “linhas analógicas” (na verdade a linha e a central são analógicas), é menor a chance de você conseguir boas conexões a 56k bps. A qualidade dessas linhas é baixa, são muito sujeitas a ruídos, distorções de sinal e interferências, o que resulta em uma taxa de erros muito elevada. O modem acaba reduzindo a taxa de transferência para eliminar os erros. Se a sua linha é mais nova, daquelas que muitos chamam de digitais (na verdade a linha é analógica, mas a central é digital), será muito maior a chance de você conseguir boas conexões a 56k bps. Medida da taxa de transferência Use o programa SYSMON.EXE (Iniciar / Executar / Sysmon) para monitorar o número de bytes recebidos por segundo na conexão dial-up. Comande algum tipo de transferência que estabeleça um fluxo contínuo de dados, por exemplo, faça o download de um arquivo de bom tamanho (1 MB, por exemplo). Se o gráfico apresentado tiver o aspecto mostrado na figura 71, dificilmente a operação em 56k irá melhorar a situação. A lentidão neste caso é devido ao fato de ocorrerem muitas pausas durante a recepção. Não é culpa da lentidão na transmissão de dados entre o seu provedor e o seu computador, e sim, lentidão na chegada dos dados pela Internet. Isto ocorre tipicamente nos horários de congestionamento. *** 35% *** Figura 28.71 Lentidão na Internet, e não no modem. Já se o gráfico obtido tiver o aspecto mostrado na figura 72, significa que existe um fluxo constante de dados entre o seu provedor e o seu computador. A Internet não está lenta, e os dados não param de chegar. O limite na taxa de transferência é dado apenas para velocidade de comunicação entre o seu provedor e o seu computador. Para modems de 33.600 bps, a taxa obtida é de cerca de 3,7 kB/s. Se você obteve um gráfico como este, existem grandes chances de um modem de 56k bps trazer Capítulo 28 - Modems 28-55 melhoramentos na taxa de transferência, desde que a sua linha seja de boa qualidade. *** 35% *** Figura 28.72 A Internet está rápida, um modem mais veloz poderá melhorar mais ainda. Informe-se com o provedor Verifique com o seu provedor de acesso o que é preciso para estabelecer conexões a 56k bps. A maioria dos provedores oferece acesso através de modems padrão V.90, mas muitos possuem modems que funcionam também com os padrões X2 e K56Flex. Se o seu modem não for V.90, e sim de um desses outros padrões, não será necessário fazer o upgrade para o protocolo V.90, podendo assim operar a 56k com um dos outros protocolos. Observe ainda que em alguns casos os provedores oferecem números de telefone diferentes, sendo um para acessos a até 33.600 bps e outros para acessos a 56k bps. Você pode não estar conseguindo conectar a 56k bps pelo fato de estar usando o número errado, ou mesmo pelo seu provedor ainda não estar oferecendo linhas de 56k. Localizando o fabricante do modem Existem muitos fabricantes de modems, principalmente os localizados na Ásia. Esses fabricantes compram chips de outros fabricantes e utilizam nas suas próprias placas. Existem ainda os fabricantes de modems “sem nome” (espero que você não tenha comprado um desses). Entre a documentação que acompanha o seu modem, você provavelmente encontrará o seu endereço na Internet. De posse do endereço você pode fazer o download do software que faz a atualização para o padrão V.90. Se você não encontrou o endereço do fabricante do seu modem, procure na área de links de www.laercio.com.br. Modems V.92 O novo padrão V.92 traz algumas vantagens sobre o já antigo padrão V.90, criado em 1998. Note que algumas dessas vantagens só podem ser usufruídas mediante providências que devem ser tomadas pelo provedor de acesso à 28-56 Hardware Total Internet e pela companhia telefônica. São três os melhoramentos, explicados a seguir: 1) Estabelecimento de conexão mais rápido 2) Upload feito com até 48k bps 3) Atendimento de ligações de voz durante a conexão Estabelecimento de conexão mais rápido Quando damos início a uma conexão, o modem faz a discagem, o provedor atende e começa um processo de negociação entre os dois modems visando estabelecer a taxa de transferência e o protocolo a ser utilizado. Podemos ouvir os sons característicos dos modems durante esta negociação. Boa parte do tempo perdido nesta etapa é desnecessário, desde que seja usada sempre a mesma linha e o mesmo provedor. Um modem V.90 tem a capacidade de memorizar as condições da linha e fazer a conexão no mesmo modo no qual foi realizada a última conexão. Desta forma é perdido menos tempo na etapa de negociação. Upload mais rápido Os modems V.90 fazem download na taxa teórica máxima de 56k bps, mas o upload (transmissão do modem para o provedor) é limitado a 33.600 bps. Para a maioria dos usuários isto não é um incômodo, já que a maior parte do tráfego em uma conexão típica ocorre no sentido do provedor para o usuário. Já os usuários de aplicações que envolvem muitas transferências para o provedor (FTP, e-mails com anexos grandes e videoconferência, por exemplo) levam vantagem com a taxa de 48k bps do padrão V.92. Portanto esses modems transmitem em até 48k bps e recebem em até 56k bps. Note entretanto que isto só será possível se o provedor de acesso trocar seus “velhos” modems V.90 por modems V.92. Atendimento de ligações em espera As centrais telefônicas modernas oferecem aos usuários o serviço de “chamada em espera”. Quando estamos usando a linha e alguém tenta ligar, ouvimos um som característico, indicando que alguém está ligando. Podemos pressionar botões apropriados no telefone para suspender a ligação anterior e atender à nova, e depois voltar à ligação original. Note que o som indicador da segunda chamada pode fazer a conexão com o provedor cair. Os modems V.92 permitem identificar que existe uma ligação em andamento e informar ao usuário o número do telefone que origina esta chamada. O usuário pode então optar por suspender a conexão com a Internet e fazer o atendimento da chamada. Ao terminar o atendimento, a conexão com o Capítulo 28 - Modems 28-57 provedor é automaticamente restabelecida. Note que esses recursos, para serem implantados, dependem de providências a serem tomadas pelo provedor de acesso e pela companhia telefônica. Informe-se com o seu provedor sobre o uso deste serviço. Compatibilidade entre V.92 e V.90 Assim como ocorre com padrões anteriores, o V.92 é compatível com o V.90. Isto significa que você pode comprar um modem V.92, ou fazer o upgrade do seu antigo modem V.90 para V.92, mesmo que o seu provedor de acesso continue usando modems V.90. Nesse o modem continuará operando no modo V.90, mas sem apresentar problemas de compatibilidade. Upgrade para V.92 Realmente a maior vantagem do V.92 é o upload a 48k bps. Mesmo assim esta vantagem é restrita aos usuários que precisam transmitir dados em grandes quantidades. Sendo assim a troca de um modem V.90 por um modem V.92, ou a realização de um upgrade, não é uma operação vantajosa. Note ainda que nem todos os modems V.90 possuem opções de atualização para V.92. Consulte o site do fabricante do seu modem para informações sobre a disponibilidade de atualização. /////////// FIM ///////////////// Capítulo 29 Placas de som Já apresentamos no capítulo sobre upgrades de hardware, as informações básicas sobre placas de som. Também apresentamos alguns modelos clássicos da família Sound Blaster (SB16, SB32, AWE32, AWE64). Neste capítulo vamos apresentar alguns modelos mais recentes e tratar sobre a instalação e a configuração de placas de som. Placas de som modernas A situação das placas de som mudou um pouco nos últimos anos. Até aproximadamente 1998, encontrávamos placas de som mais caras e sofisticadas, e modelos mais simples e baratos, com recursos limitados. Encontrávamos também o som onboard, principalmente nas placas de CPU de baixo custo e baixa qualidade. Hoje ainda encontrarmos placas de som de alta qualidade, principalmente as da família Sound Blaster. A Diamond Multimedia, segunda maior fabricante de placas de som, simplesmente não existe mais. Foi comprada e sucateada pela S3 Inc, que agora se chama Sonic Blue. As placas de som de baixo custo são hoje bem mais raras, já que quase todas as placas de CPU modernas possuem som onbaord. Mesmo placas de CPU de alta qualidade podem ter som onboard. Não existe portanto vantagem em trocar este som onboard por uma placa de som simples. Isto reduziu bastante a demanda por placas de som de baixo custo. Citaremos agora alguns exemplos de placas de som que serão apresentados em detalhes ao longo deste capítulo. Sound Blaster PCI 128 29-2 Hardware Total Considerada avançada em 1998, esta é hoje uma das placas de som mais simples. Sua qualidade é boa, e o custo é modesto (figura 1). Observe que entre seus conectores localizados na parte traseira encontramos duas saídas para alto-falantes: Front Out e Rear Out. Trata-se de uma placa quadrifônica, permitindo conectar dois alto-falantes à frente e dois para trás, produzindo assim um excelente som tridimensional. Figura 29.1 Placa Sound Blaster PCI 128. Assim como ocorre em outras placas, o “128” não é o número de bits, e sim, o número de canais polifônicos, todos eles sintetizados por Wave Table Synthesis. Esta placa armazena Sound Fonts na memória principal, não necessitando portanto de expansão de memória (como era necessário nos modelos SB32, AWE32 e AWE64) para utilizar este recurso. Apesar de compartilhar a memória principal com o processador, não produz queda de desempenho perceptível, já que as freqüências de áudio são muito menores que as freqüências nas quais o processador requisita dados da memória. Sound Blaster Live Este é um modelo mais sofisticado que a SB PCI 128. É quadrifônica e possui 256 canais polifônicos gerados por Wave Table Synthesis. Assim como a SB PCI 128, esta placa também armazena Sound Fonts na memória principal, o que permite utilizar este recurso sem a necessidade de uma expansão de memória. Outro recurso interessante é o seu mixer, totalmente digital. O resultado é um som com relação sinal/ruído muito melhor que a obtida nas demais placas, que utilizam mixers analógicos. Capítulo 29 – Placas de som 29-3 Figura 29.2 Placa Sound Blaster Live. Som integrado à placa de CPU Encontramos atualmente diversas placas de CPU com “som on board”. No início apenas placas de baixo custo, e em geral de baixa qualidade, apresentavam este recurso. Atualmente os circuitos de som estão integrados na maioria das placas de CPU, mesmo nas de alta qualidade e alto custo, com raras exceções. São comuns as que usam o chip HT1869 (também fabricado com o nome CMI8330, porém mais conhecido como Sound Pro). Também é comum encontrar circuitos de som AC97 embutidos nos chipsets, bem como os respectivos CODECs. Figura 29.3 Um chip Sound Pro. Instalando uma placa de som PnP O método de instalação de placas de som PnP é geral, aplica-se a todos os modelos. A placa é detectada e a seguir é feita a instalação dos drivers. Neste ponto duas situações podem ocorrer: 1) O Windows possui drivers para a placa - Será feita a leitura dos drivers, a partir do CD-ROM de instalação do Windows . 29-4 Hardware Total 2) O Windows não possui drivers para a placa - O usuário tem que usar um CD-ROM ou disquete fornecido pelo fabricante da placa, contendo os drivers apropriados. O Windows poderá ter ou não os drivers apropriados para a placa de som que está sendo instalada, dependendo da “idade” da placa em relação à “idade” do Windows. Placas mais novas que o Windows necessitarão de driver fornecido pelo fabricante. Placas mais antigas que a versão do Windows existente no computador normalmente não precisam de driver do fabricante, já que é grande a chance do próprio Windows possui este driver. Vejamos a seguir o dois exemplos de instalação de placas Plug and Play, usando os drivers do Windows e usando os drivers do fabricante. Depois que a placa de som está conectada em um slot livre, o Windows a detectará assim que for iniciado. Aparecerá o quadro “Novo Hardware encontrado” e entrará em ação o nosso conhecido Assistente para adicionar novo hardware. Figura 29.4 Assistente para adicionar novo hardware. O processo de instalação é idêntico ao de outros tipos de placa. Podemos utilizar drivers fornecidos pelo fabricante, em um disquete ou CD, podemos usar os drivers nativos do Windows, ou ainda especificar um outro local, método que é usado quando obtemos drivers através da Internet. Finalmente, existe o processo de instalação de drivers através de um software fornecido pelo fabricante. Capítulo 29 – Placas de som 29-5 Figura 29.5 Placa de som corretamente instalada. Terminada a instalação dos drivers, podemos checar sua indicação no Gerenciador de Dispositivos, na seção “Controladores de som, vídeo e jogo”. No nosso exemplo temos uma placa Sound Blaster PCI 128. Ao aplicarmos um clique duplo sobre este item, veremos a indicação “Este dispositivo está funcionando corretamente”. Note ainda que na figura 5 está indicado o item “Joystick de porta de jogo”, ou seja, a interface de jogos existente na placa de som. Em breve as placas de som não terão mais esta interface. Os joysticks novos passarão a utilizar a interface USB. A próxima etapa é fazer testes com as entradas e saídas sonoras, como mostraremos mais adiante neste capítulo, na seção Testando a placa de som. Terminados os testes devemos instalar os utilitários existentes no CD-ROM que acompanha a placa de som. Instalação do drive de CD-ROM Desde que os drives de CD-ROM IDE se tornaram comuns, em meados dos anos 90, o seu processo de instalação é o mesmo. Basta ligar o drive em uma interface IDE da placa de CPU, normalmente a secundária, e o Windows o reconhecerá automaticamente. Isto entretanto não permitirá que o drive de CD-ROM seja usado no modo MS-DOS. Para isto é preciso instalar drivers de modo real, um no arquivo CONFIG.SYS e outro no arquivo AUTOEXEC.BAT. O disquete de inicialização do Windows traz esses drivers e seus arquivos de inicialização já configurados. É usado o driver 29-6 Hardware Total genérico OAKCDROM.SYS no arquivo CONFIG.SYS e o MSCDEX.EXE no arquivo AUTOEXEC.BAT. Se você precisar usar o modo MS-DOS no Windows ME e XP, será preciso preparar um disquete de boot, e utilizar esses drivers para ter acesso ao drive de CD-ROM. Esses arquivos devem ter os saguintes comandos: CONFIG.SYS: DOS=HIGH,UMB DEVICE=C:\WINDOWS\HIMEM.SYS DECICE=C:\WINDOWS\EMM386.EXE NOEMS DEVICEHIGH=C:\WINDOWS\COMMAND\OAKCDROM.SYS /D:MSCD000 AUTOEXEC.BAT: LH C:\WINDOWS\COMMAND\MSCDEX.EXE /D:MSCD000 O arquivo OAKCDROM.SYS pode ser encontrado no disquete de inicialização do Windows. Copie este arquivo para C:\Windows\Command para que o CONFIG.SYS acima funcione. A instalação pode do drive de CD-ROM pode ser um pouco mais complicada no caso de modelos muito antigos, desprovidos de interface IDE, e quando são usadas interfaces para drive de CD-ROM das antigas placas de som. Como são hoje muito raros os casos dessas instalações, optamos por não apresentá-los neste livro, mas você encontrará todas as informações em um artigo sobre instalação de drives de CD-ROM em www.laercio.com.br. Som integrado na placa de CPU Um dos chips sonoros mais usados nessas placas é o HT1869, também fabricado com o nome CMI8330, e conhecido popularmente como Sound Pro. Vamos abodá-lo como exemplo, já que é tão comum. Uma forma simples de fazer a instalação é deixar os circuitos de som desabilitados (a desabilitação é feita pelo CMOS Setup) durante a instalação do Windows. Depois que o Windows estiver instalado, habilitamos o som no CMOS Setup. Da próxima vez que o Windows for iniciado, o chip de som será detectado. São as seguintes as etapas da instalação: 1) O assistente para adicionar novo hardware irá procurar drivers para o chip CMI8330. 2) Deixamos que o assistente exiba uma lista de tipos de hardware. 3) Selecionamos na lista a opção Controladores de som, vídeo e jogo. Capítulo 29 – Placas de som 29-7 4) Na lista de marcas e modelos apresentada a seguir, clicamos no botão Com disco. 5) Selecionamos o diretório do CD-ROM no qual estão os drivers da placa. O CD-ROM que acompanha a placa de CPU na qual está o chip Sound Pro contém, entre outros drivers, aqueles dedicados aos circuitos de áudio (figura 6). Figura 29.6 O driver para o chip SoundPro está no CD-ROM que acompanha a placa de CPU. Os drivers serão instalados, e o assistente para adicionar novo hardware detectará outros dispositivos existentes no chip Sound Pro, como a interface para joystick, o sintetizador FM, etc. Terminada a instalação, todos esses dispositivos constarão no Gerenciador de Dispositivos, como mostra a figura 7. Figura 29.7 Dispositivos existentes no chip SoundPro. O chip Sound Pro é compatível com a placa Sound Blaster 16 no ambiente Windows, mas possui recursos adicionais, como síntese por Wave Table e 29-8 Hardware Total 3D Enhancement. Na figura 8 vemos o mixer para este chip, ativado quando aplicamos um clique duplo sobre o alto-falante da barra de tarefas. *** 75% *** Figura 29.8 O Mixer do chip SoundPro. Para habilitar os sons MIDI gerados por Wave Table Synthesis, usamos o comando Multimídia no Painel de Controle, e no quadro apresentado selecionamos a guia MIDI (figura 9). Teremos então 3 opções de dispositivos MIDI: 1) C-Media SoftMidi Synthesis: Ativa a síntese por Wave Table 2) Roland MPU-401: Os códigos MIDI são direcionados para um dispositivo MIDI externo 3) Yamaha OPL2/OPL3: Ativa o sintetizador FM compatível com o da Sound Blaster 16 Capítulo 29 – Placas de som 29-9 Figura 29.9 Habilitando os sons MIDI por Wave Table Synthesis. A habilitação dos sons 3D é feita através do Mixer (figura 8). Usamos Opções / Controles avançados. O Mixer passará a exibir um botão Avançado. Ao clicarmos neste botão será apresentado o quadro da figura 10. Podemos agora marcar a opção Enable 3D. Figura 29.10 Habilitando o 3D Enhancement. Instalando placas de som não PnP 29-10 Hardware Total Placas Sound Blaster 16 possuem características de áudio de excelente qualidade, idênticas às dos CDs musicais: 16 bits, estéreo, 44 kHz. Muito antes do lançamento do Windows 95 e do padrão Plug and Play já existiam essas placas no mercado. Na verdade a Sound Blaster 16 era a placa de som mais comum antes do lançamento do Windows 95. Não seria inteligente descartar uma dessas placas só porque não são Plug and Play. Veremos então como fazer a instalação de placas Sound Blaster 16 não PnP no Windows. Outras placas mais antigas, como a Sound Blaster original e a Sound Blaster Pro realmente possuem características sonoras inferiores, e seria justificável a sua substituição por um modelo mais novo. A instalação de placas de som de legado é feita através do comando Adicionar Novo Hardware, no Painel de Controle. A dificuldade em instalar placas de legado é a necessidade de distribuir recursos de hardware, entre os que ainda não estão sendo usados por outras placas. É necessário definir uma interrupção, canais de DMA e endereços de E/S para os circuitos de áudio. Para encontrar recursos de hardware livres, usamos o Gerenciador de Dispositivos. Para configurar os jumpers de uma placa Sound Blaster de legado (provavelmente você estará usando uma Sound Blaster 16 ou um modelo antigo da Sound Blaster AWE32, ou um modelo compatível), é preciso definir as seguintes opções:       IRQ DMA low / DMA high Interface para joystick Endereços de E/S UART MPU-401 Sintetizador FM Veremos a seguir detalhes sobre a configuração desses componentes. IRQ As opções disponíveis são as apresentadas na figura 11. A opção default, ou seja, a que vem pré-configurada de fábrica é a IRQ5. Encontramos nas placas Sound Blaster de legado, dois pares de pinos IS0 e IS1. Com eles existem 4 formas possíveis de escolher a IRQ a ser usada:  IRQ2 (na verdade, IRQ9) Capítulo 29 – Placas de som    29-11 IRQ5 (Default) IRQ7 IRQ10 Figura 29.11 Jumpers para escolha de interrupção. DMA LOW É o canal de DMA que será usado nas operações de áudio com 8 bits. As três opções são mostradas na figura 12. A opção default é DMA1. Os modelos de legado da Sound Blaster possuem os jumpers DAS0 e DAS1, através dos quais é selecionado o canal de DMA para as operações de 8 bits.    DMA0 DMA1 (default) DMA3 Figura 29.12 Selecionando o canal de DMA para operações de 8 bits. DMA HIGH Este é o canal de DMA a ser utilizado nas operações de áudio de 16 bits. As três opções oferecidas pela placa são as mostradas na figura 13. São usados os jumpers DBS0 e DBS1 para definir o canal DMA HIGH.    DMA5 (default) DMA6 DMA7 29-12 Hardware Total Figura 29.13 Selecionando o canal de DMA para operações de 16 bits. Interface para joystick Um PC não pode ter duas interfaces para joystick. Na maioria dos casos, a única interface para joystick presente no computador é a que existe na placa de som. Devemos então deixar esta interface habilitada. Existem entretanto casos de uma segunda interface para joystick instalada. É o caso de PCs antigos, equipados com uma placa IDEPLUS. Se quiser usar a interface de joystick da placa de som, desabilite a existente na placa IDEPLUS, e viceversa. A interface para joystick da placa de som pode ser configurada de duas formas: Enabled (habilitada) ou Disabled (desabilitada). Ao ser habilitada, ocupa a faixa de E/S 200-207. O jumper JYEN serve para este propósito (figura 14). Figura 29.14 Jumper para habilitar a interface de joystick. Endereços de E/S As placas Sound Blaster antigas podem operar com 4 faixas de endereços de E/S. As opções para o endereço base são 220, 240, 260 e 280. A faixa exata ocupada por esses circuitos dependerá bastante da placa. A maioria dos modelos de Sound Blaster 16 utiliza 20 bytes no espaço de endereços de E/S, o que significa por exemplo que ao ser usado o endereço inicial 220, o endereço final será 233 (lembre-se que são números hexadecimais).     220-233 (default) 240-253 260-263 280-293 Capítulo 29 – Placas de som 29-13 Figura 29.15 Selecionamento do endereço de E/S. Para evitar possíveis problemas com placas que utilizam uma faixa maior de endereços, é recomendável reservar 32 bytes. Portanto, ao usar a opção 220, certifique-se de que toda a faixa 220-23F esteja livre. A figura 15 mostra as opções de configuração para esses endereços, através dos jumpers IOS0 e IOS1. UART MPU-401 A porta serial para conexão com instrumentos MIDI ocupa apenas dois bytes de E/S e suas opções são 300-301 e 330-331. Um jumper normalmente chamado MSEL (figura 16), é usado para este selecionamento. Figura 29.16 Selecionando o endereço da UART MPU-401. Sintetizador FM O sintetizador FM padrão das placas Sound Blaster (Yamaha OPL2 ou OPL3) ocupa sempre o endereço 388 e não pode ser alterado nem desabilitado. Antes de instalar a placa, é preciso conferir se realmente está livre. Checando os recursos livres no Gerenciador de Dispositivos Antes de decidir quais os recursos a serem usados pela placa de legado, precisamos consultar no Gerenciador de Dispositivos, quais recursos estão livres. Digamos que desta forma, tenhamos obtidos os quadros das figuras 17, 18 e 19. 29-14 Hardware Total Figura 29.17 Uso das interrupções. Figura 29.18 Uso dos endereços de E/S. Figura 29.19 Uso dos canais de DMA. Levando em conta o uso desses recursos, poderíamos escolher para uma placa Sound Blaster genérica as seguintes opções de configuração: Capítulo 29 – Placas de som 29-15 IRQ IRQ2 IRQ5 (Default) IRQ7 IRQ10 Situação livre livre livre ocupada Audio I/O Address 220-233 (default) 240-253 260-263 280-293 Situação Livre Livre livre livre DMA LOW DMA0 DMA1 (default) DMA3 Situação livre livre livre DMA HIGH DMA5 (default) DMA6 DMA7 Situação livre livre livre Joystick port Enabled (200-207) Situação livre FM Synth 388 Situação livre MPU-401 300-301 330-331 (default) Situação ocupada livre A questão agora é, quais das opções escolher, já que a maioria delas é válida. Sempre que possível, devemos utilizar as opções default. Programas para Windows podem operar perfeitamente quando uma placa de som usando qualquer IRQ, mas existem diversos jogos para MS-DOS que precisam que a placa de som esteja configurada como IRQ5 ou IRQ7. Quando usamos as opções default, estamos garantindo a compatibilidade com um maior número de jogos para MS-DOS. Existem ainda opções de configuração relacionadas com a interface para drive de CD-ROM. Placas mais antigas, como a Sound Blaster 16 MultiCD, possuem jumpers para selecionamento de qual interface será usada (figura 20). Figura 29.20 Indicando o modelo de um drive de CD-ROM acoplado a uma placa Sound Blaster 16 MCD. No tempo em que reinavam as placas de legado, eram muito comuns os drives de CD-ROM de simples (1X) e dupla (2X). Existiam ainda, em menor quantidade, os 4X (estes já no padrão IDE). Portanto, se você possui um drive de CD-ROM daquela época, poderá fazer a sua instalação em conjunto com a placa de som antiga (caso este drive ainda esteja funcionando), mas é muito mais recomendável adquirir um drive de CD-ROM mais moderno. A instalação do novo drive pode então ser feita da seguinte forma: 29-16 Hardware Total 1) Se a placa de som possui interface IDE Neste caso, a interface IDE existente na placa de som pode controlar qualquer modelo de drive de CD-ROM IDE moderno. Mesmo assim obtemos desempenho melhor quando usamos a interface IDE secundária da placa de CPU. 2) Se a placa de som não possui interface IDE Para instalar um drive de CD-ROM IDE, será preciso utilizar uma das interfaces IDE existentes no placa de CPU, de preferência a secundária. Os conceitos apresentados nesta seção aplicam-se a qualquer placa de legado compatível com os modelos da Sound Blaster. Na seção seguinte exemplificaremos a instalação tomando como base uma Sound Blaster 16. Instalando uma Sound Blaster 16 não PnP Como vimos, para instalar placas de legado, é preciso antes fazer a sua configuração, em função dos recursos livres. Precisamos escolher endereços de E/S, canais de DMA e IRQs. Vejamos agora o exemplo de instalação de uma placa Sound Blaster 16 MCD. Faremos a instalação usando os seguintes parâmetros, tendo consultado previamente a sua disponibilidade através do Gerenciador de Dispositivos: Recurso IRQ DMA LOW DMA HIGH Joystick port Audio Address MPU-401 Interface para drive de CD-ROM Configuração IRQ5 DMA1 DMA5 Enabled 220 330 Desabilitada Usamos o comando Adicionar Novo Hardware, no Painel de Controle. O assistente procurará novos dispositivos Plug and Play, e neste ponto poderá detectar dispositivos PnP que não estejam com drivers instalados. Exceto neste caso, o assistente informará que não conseguiu detectar dispositivos PnP e estará pronto para fazer a instalação de dispositivos de legado. O assistente perguntará se deve tentar detectar o dispositivo de legado ou se o usuário prefere indicar o novo dispositivo a partir de uma lista de marcas e modelos. A princípio podemos deixar que a detecção seja feita. Caso não funcione teremos a chance de voltar e indicar o dispositivo a partir de uma lista. Será então apresentado o quadro da figura 21, no qual indicamos o tipo Capítulo 29 – Placas de som 29-17 de hardware a ser instalado. Escolhemos a opção Controladores de som, vídeo e jogo. Figura 29.21 Indicando o tipo de hardare a ser instalado. É mostrado a seguir um quadro com duas listas, sendo uma de fabricantes outra de modelos (figura 22). No nosso caso, escolheremos: Fabricante: Modelo: Creative Labs Sound Blaster 16 ou AWE-32 Figura 29.22 Indicando a marca e o modelo da placa de som a ser instalada. É apresentado a seguir o quadro da figura 23, com uma lista indicando os recursos e suas configurações. Esta configuração não corresponde necessariamente à utilizada pela placa. Sendo uma placa de legado, não é possível detectar sua configuração correta. Cabe ao usuário, após a instalação, corrigir manualmente esses parâmetros. Ao ser usado o botão Avançar no quadro da figura 23, será feita a leitura dos drivers a partir do 29-18 Hardware Total CD-ROM de instalação do Windows. Terminada a operação do Assistente, a instalação estará terminada e será preciso reiniciar o computador. Pode ser necessário alterar os recursos de hardware da placa, como veremos a seguir. Figura 29.23 O Windows escolhe recursos para a nova placa. Alterando manualmente a configuração da placa A instalação manual da placa de som não permite indicar a sua configuração (E/S, DMA e IRQ), sendo obrigatório o uso dos parâmetros arbitrados pelo Assistente para adicionar novo hardware. Caso tenhamos configurado os jumpers da placa de outra forma (por exemplo, uma IRQ diferente), esta não irá funcionar. Devemos informar ao Windows a configuração verdadeira da placa. Vejamos como corrigir a configuração dos recursos, de acordo com a que está configurada pelos jumpers da placa. Começamos pelo Gerenciador de Dispositivos, clicamos em Controladores de som, vídeo e jogo, selecionamos o item Creative Labs Sound Blaster 16 ou AWE32 e clicamos sobre o botão Propriedades. No quadro de propriedades da placa de som, selecionamos a guia Recursos (figura 24). Para alterar, por exemplo, a IRQ, clicamos sobre o recurso Requisição de Interrupção e a seguir sobre o botão Alterar configuração. Capítulo 29 – Placas de som 29-19 Figura 29.24 Para alterar a configuração de recursos. Veremos a seguir um quadro como o da figura 25, no qual podemos indicar qual é a IRQ desejada. Na parte inferior deste quadro existe um campo que indica se a IRQ escolhida está livre ou se está sendo usada por outro dispositivo. Quando está indicado Não há dispositivos conflitantes, a IRQ selecionada poderá ser usada. Feita a escolha, basta então clicar em OK. Podemos usar o mesmo procedimento para os demais recursos a serem alterados. Terminadas as alterações, é preciso reiniciar o Windows para que tenham efeito. 29-20 Hardware Total Figura 29.25 Alterando a IRQ usada pela placa de som. Note que ao invés de alterar a configuração de recursos de acordo com os jumpers da placa, podemos optar por alterar os jumpers da placa para que fiquem de acordo com a configuração de recursos que o Windows definiu, já que esse recursos estarão necessariamente disponíveis. Testando a placa de som Assim que termina a instalação de uma placa de som, escutamos pelos altofalantes, um arquivo sonoro. Ao ouvirmos este som, temos um bom indício de que a placa está funcionando. Se não ouvirmos o som, é possível que as caixas de som estejam mal conectadas, desligadas, com volume no mínimo, ou até mesmo ligadas em um conector errado. Devemos checar as ligações e comandar a repetição do som. Para isto basta clicar em Meu Computador e abrir a pasta C:\Windows\Media, onde existem vários arquivos de extensão MID e WAV que podem ser usados para testes. Se esses arquivos não forem encontrados, use o comando Adicionar e remover programas no Painel de Controle e comande a instalação do item Multimídia / Exemplos de sons. Capítulo 29 – Placas de som 29-21 Figura 29.26 Exemplos de sons, encontrados em C:\Windows\Media. Devemos também testar a reprodução de CDs de áudio. Para isso basta inserir um CD de áudio no drive de CD-ROM e entrará em ação o CD Player. Em versões mais novas do Windows, o programa Windows Media Player será usado no lugar do CD Player. Se o som não for reproduzido, devemos checar a conexão do cabo de áudio que liga o drive de CD-ROM à placa de som, mas para isto, devemos antes desligar o computador, por medida de segurança. No menu Iniciar / Programas / Acessórios / Entretenimento, encontramos o programa Gravador de Som (figura 27). Se existir um microfone ligado à placa de som, podemos usar o botão REC e fazer uma gravação de voz. A forma de onda será mostrada à medida em que o som for captado. Depois de pressionar STOP, podemos pressionar PLAY para ouvir o que foi gravado. Figura 29.27 Gravando um som proveniente do microfone. Quando não conseguimos reproduzir sons WAV, MID ou CDs de áudio, ou quando não conseguimos fazer gravações, é possível que o problema seja a regulagem do Mixer (Controle de Volume). Veremos a seguir como fazer os devidos ajustes. 29-22 Hardware Total O Mixer do Windows Chamamos de Mixer, um circuito capaz de misturar sons de várias origens. Programas capazes de controlar este circuito também são chamados genericamente de Mixers. No Windows existe um mixer, localizado no menu Entretenimento. Trata-se do programa Controle de Volume (figura 28). Figura 29.28 Ajustando o volume para a reprodução de sons. O Controle de Volume também pode ser executado aplicando um clique duplo sobre o alto-falante da barra de tarefas. Através dele podemos ajustar os volumes de diversas fontes sonoras. Este programa possui vários botões deslizantes: Controle de volume - Atua sobre o amplificador de saída da placa de som. Este controle atua de forma simultânea sobre todas as outras 4 fontes sonoras. Som Wave - Controla o volume dos sons digitalizados, como por exemplo, vozes e efeitos sonoros presentes nos programas de multimídia ou em arquivos WAV. MIDI - Regula o volume do som proveniente do sintetizador MIDI. Áudio de CD - Regula o volume do som proveniente de CDs de áudio. Entrada de linha - É uma entrada sonora existente nas placas de som (Line IN). Através dela podemos captar sons de um VCR ou qualquer outro aparelho que produza sons. Os controles deste programa possuem associados outros botões deslizantes para balanço estéreo, deslocando o som para a esquerda ou para a direita. Capítulo 29 – Placas de som 29-23 Cada um deles possui também a opção Sem áudio, usada para silenciar totalmente a respectiva fonte sonora. Este programa possui ainda uma opção de controles avançados que permite o ajuste individual de sons graves e agudos. Esta opção é ativada através do botão Avançado (figura 28). Se este botão não estiver presente, use o comando Opções / Controles Avançados. Ao ser usado o botão Avançado, é apresentado o quadro da figura 29. Observe que este quadro também habilita a função 3D Stereo Enhancement. Figura 29.29 Controle de sons graves e agudos. Os ajustes mostrados na figura 28 estão relacionados com a reprodução de sons. Existem também ajustes relativos à gravação. Por exemplo, podemos realizar através de programas apropriados, a gravação de uma voz proveniente de um microfone juntamente com uma música de fundo proveniente de um CD. Figura 29.30 Propriedades do controle de volume. 29-24 Hardware Total Para isto, no menu Opções escolhemos Propriedades, o que apresenta o quadro mostrado na figura 30. Selecionamos a opção Gravação e marcamos quais as fontes sonoras que desejamos ajustar. O programa ficará com o aspecto mostrado na figura 31. Figura 29.31 Ajustando o volume para gravação. O quadro mostrado na figura 31 é bem parecido com o da figura 28. A diferença fundamental é que o da figura 28 diz respeito aos controles para a reprodução sonora, e o da figura 31 diz respeito aos controles para a gravação. Observe que existem, logo abaixo dos botões de controle de volume, quadros com a indicação Selecionar. Habilitando o som 3D Enhanced Vimos na figura 29 (Controles avançados para o Controle de volume) que existe uma opção para habilitar o recurso 3D Enhancement. Em geral este é o lugar onde esta opção está disponível, mas dependendo da placa de som podemos encontrá-la em outros locais. Por exemplo, no Gerenciador de Dispositivos. Aplique um clique duplo sobre a placa de som no Gerenciador de Dispositivos e no quadro de propriedades apresentado selecione a guia Configurações. A figura 32 mostra um exemplo do quadro obtido. Podemos marcar então a opção Ativar o Creative 3D Stereo Enhancement. Capítulo 29 – Placas de som 29-25 Figura 29.32 Outra forma de habilitar a função 3D Enhancement. Escolhendo o sinntetizador MIDI As placas de som modernas podem gerar sons MIDI de três formas diferentes: 1) Através do sintetizador FM (Yamaha OPL2 ou OPL3) 2) Através de síntese por Wave Table, nas placas que possuem este recurso 3) Enviando os códigos MIDI para um dispositivo externo, pela UART MPU-401 Para escolher a saída MIDI a ser usada, usamos o comando Multimídia no Painel de Controle. No quadro apresentado selecionamos a opção MIDI (figura 33). Podemos agora escolher a saída MIDI desejada. 29-26 Hardware Total Figura 29.33 Escolhendo a saída MIDI a ser utilizada. Instalação de joysticks Controles de jogo são dispositivos diretamente relacionados com as placas de som. Primeiro, porque é na placa de som onde normalmente está localizada a interface de jogos. Segundo, porque os jogos são as principais aplicações de placas de som e multimídia em geral. Joysticks analóticos e digitais Antes de mais nada é preciso entender as diferenças entre os principais controles de jogo encontrados no mercado. Os mais tradicionais são chamados simplesmente joysticks, ou então de joysticks analógicos (figura 34). Esses dispositivos possuem 2, 4, 6 ou 8 botões, além de uma alavanca (ou manche) para posicionamento contínuo. O controle é movido livremente ao longo de dois eixos, o X (horizontal) e o Y (vertical). Normalmente é apoiado sobre uma mesa e tem o manche comandado por uma das mãos, enquanto a outra mão segura a sua base e opera botões adicionais. Possuem ventosas na sua parte inferior para melhor fixação à mesa. Capítulo 29 – Placas de som 29-27 Figura 29.34 Joystick analógico. O joystick digital, também chamado de joypad, não possui alavanca, e sim uma pequena cruz com a qual podem ser definidas 9 posições distintas: Centralizada / Cima / Baixo / Esquerda / Direita / Cima-direita / Cima-esquerda / Baixo-direita / Baixo-esquerda A figura 35 mostra um típico joystick digital. Deve ser segurado com as duas mãos. O polegar esquerdo atua sobre o controle direcional, e o polegar direito atua sobre os botões da sua face superior. Dedos indicadores de ambas as mãos podem ainda atuar sobre outros botões da sua parte frontal. Figura 29.35 Joystick digital. Este tipo de joystick é chamado digital porque seu controle de posicionamento não possui “meios-termos”. Não podemos colocar por exemplo o controle apontando mais para cima ou menos para cima, mas sim, para cima. 29-28 Hardware Total A interface para joystick Para entender a instalação de joysticks é preciso antes estudar os sinais da interface de jogos. Esta interface utiliza um conector DB-15 fêmea, localizada na parte traseira da placa de som, e permite conectar até dois joysticks. Para fazer a conexão de dois joysticks é preciso utilizar um cabo Y para joystick, encontrado com relativa facilidade nas revendas de produtos de informática. Cada um dos dois joysticks que podem ser conectados a esta interface podem ter 4 controles:     Eixo X Eixo Y Botão A Botão B Como são dois joysticks, seus controles são então chamados de X1/Y1/A1/B1 (para o primeiro joystick) e X2/Y2/A2/B2 (para o segundo joystick). O joystick com alavanca e dois botões (dois eixos e dois botões) era muito comum no início dos anos 80. O videogame mais usado naquela época, o ATARI, utilizava este tipo de joystick. Aumentando para 4 botões Nos anos 90, outros tipos de videogames foram popularizados, como o Nintendo, Playstation e outros. Esses consoles de jogos utilizavam controles mais sofisticados, em geral com um posicionador X-Y e vários botões. Os fabricantes de joysticks e de jogos resolveram aumentar o número de botões de uma forma bem interessante. Como normalmente os usuários instalavam um único joystick e a interface possui entradas para um segundo joystick que não era usado, passaram a utilizar as entradas deste segundo joystick como sendo botões adicionais do primeiro joystick. Surgiram então modelos com um posicionador X-Y (dois eixos) e 4 botões (figura 36). O terceiro e o quarto botões utilizam na verdade as ligações que seriam usadas para os botões A e B do joystick #2. Capítulo 29 – Placas de som 29-29 Figura 29.36 Um controle de jogos com 4 botões. Note que como o terceiro e o quarto botões usam “emprestadas” as entradas de botões do “joystick #2”, não é possível utilizar este tipo de joystick com cabos Y. Esses cabos só podem ser usados quando ambos os joysticks possuem dois botões. Aumentando para 6 e 8 botões Já que tomar emprestadas as entradas A2 e B2 do joystick #2 permitiu o aumento para 4 botões, os fabricantes de joysticks e de jogos resolveram tomar também emprestadas as entradas X2 e Y2 (eixos do joystick #2) para implementar modelos de 6 e de 8 botões. Nesses modelos, o quinto e o sexto botões correspondem a movimentos no sentido positivo dos eixos X e Y do joystick #2. O sétimo e o oitavo botões correspondem a movimentos no sentido negativo dos eixos X e Y do joystick #2. Instalando um joystick de 2 ou 4 botões A instalação de joysticks e outros dispositivos de controle para jogos é feita através do comando Controladores de jogos no Painel de Controle. Ao ser usado pela primeira vez este comando apresentará uma lista vazia, como vemos na figura 37. 29-30 Hardware Total Figura 29.37 Controladrores de jogos no Painel de Controle. Usamos então o botão Adicionar. Será apresentada uma lista de modelos (figura 38). Selecionamos então a opção Joystick com 4 botões e dois eixos. Se o joystick possuir apenas dois botões, usamos a opção Joystick com 2 botões e 2 eixos. Figura 29.38 Lista de modelos de joysticks. O modelo selecionado passará a constar na lista de controladores de jogos da figura 37. Usamos agora o botão Propriedades. Será mostrado o quadro da figura 39, no qual usamos o botão Calibrar. Capítulo 29 – Placas de som 29-31 Figura 29.39 Propriedades do controlador de jogos. Será apresentado um quadro de calibração como o da figura 40. Os passos da calibração são o seguintes: 1) Deixar a alavanca livre e pressionar um botão do controlador 2) Mover a alavanca para todas as direções e pressionar um botão do controlador 3) Deixar a alavanca livre e pressionar um botão do controlador Figura 29.40 Calibração do joystick. 29-32 Hardware Total Terminada a calibragem, voltamos ao quadro da figura 39, no qual podemos usar a guia Testar. O teste é mostrado na figura 41. Podemos mover a alavanca em todas as direções e acompanhar os movimentos descritos pela pequena cruz sobre o quadro branco. Podemos também pressionar os botões e acompanhar a indicação neste quadro. Figura 29.41 Testando o joystick. Está feita a instalação do joystick. Para utilizá-lo nos jogos é preciso configurar cada um desses jogos, indicando que o joystick deve ser usado e definindo os comandos que serão executados por cada botão e eixo do joystick. Mais adiante veremos como isto é feito. Instalando um joypad de até 4 botões A instalação de um joypad (ou joystick digital) é similar à de um joystick comum. A diferença é que ao escolher o tipo de controlador, ao invés de usarmos opções como “Joystick de m botões e n eixos”, usamos “Controle de jogo com n botões”. As etapas de calibragem e teste são idênticas. Instalando controladores de 6 e 8 botões Os joysticks e joypads de 6 e 8 botões utilizam “emprestadas” as entradas de eixos X e Y que seriam usadas para o joystick #2. Para instalar esses joysticks precisamos definir um novo tipo. Ao escolher o tipo de joystick, usamos a opção Personalizar, como mostra a figura 42. Capítulo 29 – Placas de som 29-33 Figura 29.42 Para personalizar um joystick ou joypad. Será apresentado o quadro da figura 43. Devemos indicar as seguintes configurações: Eixos: 4 Botões: 4 Características especiais: Indicamos manche para joystick e controle de jogo para joypad Nome: É o nome com o qual este modelo personalizado aparecerá na lista Figura 29.43 Criando um controle com 4 botões e 4 eixos. 29-34 Hardware Total Podemos agora selecionar na lista o novo modelo criado. A calibração (figura 44) envolverá mais duas etapas relativas aos dois eixos adicionais. Em joysticks de 6 botões, o quinto e o sexto botões farão os valores desses dois eixos variarem de zero ao máximo positivo. Em joysticks de 8 botões, o sétimo e o oitavo botões farão esses dois eixos adicionais variarem de zero ao valor máximo negativo. Figura 29.44 Calibrando controles de 6 e 8 botões. O teste de controles de 6 e 8 botões é mostrado na figura 45. Os 4 primeiros botões são representados na parte inferior do quadro. Os demais botões produzirão movimentos no terceiro e quarto eixos. Figura 29.45 Testando controles de 6 ou 8 botões. Usando o drive do fabricante Capítulo 29 – Placas de som 29-35 Joysticks e joypads normais, que são ligados diretamente na interface de jogos, podem ser configurados como ensinamos aqui. Existem entretanto outros tipos de joystick. Muitos utilizam uma interface serial, outros são conectados em uma interface USB. O Windows possui na lista de modelos suportados, vários desses joysticks especiais. A instalação é feita da mesma forma: selecionar o modelo, calibrar e testar. Muitos modelos são acompanhados de drivers próprios, fornecidos em disquete, CD-ROM ou pela Internet. Para configurar esses modelos, primeiro devemos instalar o software que o acompanha. Feito isto, a lista de modelos de joysticks obtida pelo Painel de Controle passará a apresentar o novo modelo cujo software foi instalado. A partir daí a instalação é feita da mesma forma: selecionar o modelo, calibrar e testar. Configurando jogos Cada jogo instalado sob o Windows precisa ter configurações próprias relacionadas ao joystick. Em cada um deles será preciso definir o seguinte: 1) Se o controle será feito pelo joystick, teclado ou mouse 2) Quais comandos serão realizados por cada eixo ou botão do controlador de jogo Apenas a instalação e a calibração serão aplicadas automaticamente a todos os jogos. O uso e os comandos executados devem ser configurados individualmente em cada jogo. A figura 46 mostra a programação do joystick no jogo “Star Wars Episode 1 Racing”. Figura 29.46 Configurando o joystick em um jogo. 29-36 Hardware Total Jogos que operam sob o modo MS-DOS também necessitam de configurações como esta. A diferença é que além dessas configurações, cada um deles possui uma calibração própria. Portanto, em cada um desses jogos para MS-DOS devemos procurar um comando de calibração de joystick. Placa Sound Blaster PCI 128 Sempre que terminamos de instalar e testar uma placa de som, devemos instalar os softwares que a acompanham. São utilitários e aplicativos de multimídia, alguns deles bastante úteis. A Sound Blaster PCI 128 é acompanhada de um grupo de programas mostrados na figura 47. Esses programas também acompanham outros modelos da família Sound Blaster. Figura 29.47 Utilitários da Creative Labs. O primeiro desses programas é o Creative CD. É usado para reproduzir CDs musicais, e pode ser usado como substituto para o CD Player do Windows. O Creative Configurator é outro programa muito importante. Com ele podemos especificar o arquivo no qual estão os instrumentos musicais digitalizados que serão usados na síntese por Wave Table. A placa é fornecida com três conjuntos, com 2 MB, 4 MB e 8 MB. Podemos também instalar outros conjuntos de som, comprados separadamente ou obtidos pela Internet. Com a guia Configuração 3D podemos especificar como os alto-falantes estão conectados. O ideal é utilizar quatro alto-falantes, já que esta é uma placa de som quadrifônica. Podemos entretanto simular o som quadrifônico utilizando apenas um par, apesar do resultado não ser tão bom quanto o obtido com dois pares. Podemos também regular o balanço sonoro entre o par dianteiro e o traseiro, além de testar a configuração. Note que também é possível fazer esta configuração através do comando Multimídia no Painel de Controle. Capítulo 29 – Placas de som 29-37 Figura 29.48 Configuração 3D. O Creative MIDI é um programa usado para reproduzir sons MIDI. Pode ser usado como alternativa para o Mídia Player do Windows. O Creative Remote é um controle remoto que deve ser usado em conjunto com o Creative CD Player. O Creative Wave é um programa que serve para reproduzir e gravar sons no formato WAV. Pode ser usado como alternativa ao Mídia Player e ao Gravador de Som do Windows. O SB PCI128 Mixer (figura 12.49) pode ser obtido também quando aplicamos um clique duplo sobre o ícone da barra de tarefas, ao lado do relógio (substitui o ícone do alto-falante). Com ele podemos regular as intensidades sonoras das várias entradas e saídas da placa, bem como habilitá-las ou desabilitá-las. *** 75% *** Figura 29.49 O Mixer da placa Sound Blaster PCI 128. O programa Soundo’LE (figura 50) permite inserir arquivos de áudio dentro de documentos do Microsoft Word ou qualquer outro software que tenha 29-38 Hardware Total suporte para OLE. Podemos usar este programa também como um substituto mais sofisticado para o Gravador de Som do Windows. O Creative Wave Studio é um editor de arquivos Wave. Com ele podemos misturar sons de vários arquivos Wave, recortar, colar, aplicar efeitos especiais e fazer alterações no formato (figura 51). Figura 29.50 O programa Soundo’LE. Figura 29.51 O programa Creative Wave Studio. Placa Sound Blaster Live! Esta é a placa de Creative Labs mais avançada apresentada neste capítulo. Esta placa de última geração possui recursos bastante avançados:        Som 3D com diversos efeitos de realismo Quadrifonia Conector auxiliar com entradas e saídas digitais Compatibilidade com a Sound Blaster 16 Diversas entradas sonoras adicionais 256 canais polifônicos Síntese por Wave Table Capítulo 29 – Placas de som  29-39 Mixer totalmente digital de 32 bits Devido ao elevado número de entradas e saídas sonoras, analógicas e digitais, esta placa é acompanhada de um conector auxiliar (figura 12.52). A ligação entre as duas placas é feita através de um cabo flat fornecido com o kit. Figura 29.52 Placa Sound Blaster Live. Na parte traseira da placa (figura 53) encontramos os seguintes conectores:     Line IN MIC Front Out Rear Out Os conectores Line IN e MIC (microfone) são similares aos encontrados em outras placas de som. As saídas para os pares de alto-falantes dianteiro e traseiro são do tipo Line Out, ou seja, necessitam que os alto-falantes conectados possuam amplificação própria. 29-40 Hardware Total Figura 29.53 Conexões da Sound Blaster Live. A placa possui ainda diversos conectores internos: Microfone interno Modem – para ser usado com Voice Modems TAD – envia sinais do microfone para a entrada sonora de um voice modem CD-IN – para ligar no drive de CD-ROM, através do cabo de áudio Aux IN – recebe sons de outras placas que gerem sinais de áudio PC Spk – permite fazer a conexão com o Speaker frontal do PC I2S – recebe sons de placa controladora de DVD-ROM CD SPDIF – conecta com saída SPDIF (áudio digital) em drives de CDROM A Sound Blaster Live possui um processador sonoro (EMU-10K1) responsável pela execução de suas funções, todas realizadas digitalmente. Por exemplo, o seu mixer digital de 32 bits realiza a mistura dos sons de forma mais precisa e com menos distorção que os mixers analógicos encontrados em outras placas. Para realizar a soma de vários sinais de entrada, estes são primeiro digitalizados em 16 bits e enviados ao mixer, com precisão convertida para 32 bits. Os eventuais arredondamentos que ocorrem neste processo se dão nos últimos bits, e o som resultante da mixagem terá seus 16 primeiros bits isentos de erros. Capítulo 29 – Placas de som 29-41 Figura 29.54 Conectores auxiliares da Sound Blaster Live. Na placa de conectores auxiliares (figura 54), encontramos as seguintes conexões: Digital DIN – Para conexão com sistema de alto-falantes produzido pela Creative SPDIF IN/OUT – Para conexão externa com dispositivos que possuem conexões SPDIF MIDI IN / MIDI Out – Para conexão com dispositivos MIDI O Windows não possui drivers nativos para a Sound Blaster Live. Sendo assim, quando o Windows a detecta, entra em ação o Assistente para adicionar novo hardware. Devemos pular a detecção automática usar a opção Selecionar de uma lista. Na lista de marcas e modelos, usamos a opção Com disco. Especificamos então o CD-ROM que acompanha a Sound Blaster Live, no qual estão os drivers. *** 75% *** Figura 29.55 O mixer do Windows passa a apresentar várias entradas e saídas novas. 29-42 Hardware Total Ao clicar sobre o alto-falante da barra de tarefas, teremos uma surpresa. O controle de volume do Windows passa a apresentar o grande número de entradas e saídas sonoras existentes na Sound Blaster Live (figura 55). Podemos agora realizar testes na placa de som, conforme mostramos na seção Testando a placa de som. Terminados os testes, podemos passar à instalação dos utilitários que acompanham a placa. A instalação desses softwares é muito simples, e depois de terminadas, devemos reiniciar o computador. Encontraremos então os diversos programas que descreveremos a seguir. O CakeWalk é um excelente editor de arquivos MIDI. Com ele você pode se tornar um músico, fazendo composições com o auxílio do computador. Se você tem tendências musicais e gostaria de compor, instale e use este programa. Figura 29.56 Grupo do software CakeWalk. Ao lado do alto-falante da barra de tarefas você encontrará um ícone que ao ser clicado, abre a janela AudioHQ (figura 57). Aqui encontramos vários programas de configuração relacionados com os recursos da Sound Blaster Live, relacionados com síntese MIDI e som 3D. Capítulo 29 – Placas de som 29-43 Figura 29.57 Utilitários AudioHQ. O programa SoundFont é usado para carregar novos conjuntos de SoundFonts (amostras de instrumentos musicais digitalizados). Esses conjuntos podem ser obtidos pela Internet. Um dos CDs que acompanham a Sound Blaster Live contém alguns bancos de Sound Fonts para serem instalados. Podemos ainda realizar alterações nos sons dos instrumentos que compõem esses bancos. O programa Creative Mixer (figura 58) pode ser usado em substituição ao controle de volume do Windows. Possui controles para todas as entradas e saídas sonoras da placa. *** 75% *** Figura 29.58 O mixer da Sound Blaster Live. O programa Creative Keyboard é um teclado MIDI virtual. Suas teclas podem ser ativadas pelo mouse ou pelo teclado do computador. Com ele podemos testar os sons MIDI gerados pela placa. O programa Speaker permite configurar o sistema de alto-falantes e os efeitos 3D a serem aplicados aos sons dos programas. Existem diversas configurações pré-definidas para os principais jogos que suportam sons 3D. Com a aplicação dos efeitos, os sons ficam com excepcional qualidade, como se fossem sons de cinema. 29-44 Hardware Total O Creative Rhythmania é um aplicativo sonoro que permite criar composições MIDI a partir de seqüências MIDI pré-definidas, com qualidade profissional. Note que este aplicativo não está necessariamente vinculado à Sound Blaster Live. Pode ser utilizados em PCs equipados com outros modelos de placa de som. O Creative Launcher é uma espécie de barra de tarefas a partir da qual podem ser executados vários comandos e programas sobre a Sound Blaster Live. Este programa tem o aspecto de uma barra de tarefas que fica escondida na parte superior da tela. Quando o mouse é movido para o topo da tela, o Creative Launcher aparece, permitindo o uso de comandos e programas. O Creative PlayCenter é um substituto sofisticado para o Mídia Player e para CD Player do Windows. Permite tocar CDs de áudio, DVD, Video CD, arquivos WAV e MIDI. Este programa permite ainda organizar os arquivos sonoros e trilhas de áudio em álbuns, facilitando a sua reprodução. Além de todos esses programas, encontraremos também o grupo Sound Blaster Live (figura 59). Figura 29.59 Grupo de utilitários da Sound Blaster Live. O AudioHQ é um painel de controle para diversas funções da placa. O programa SB Live Experience é uma demonstração multimídia dos recursos da placa, assim como o SB Live Tour. O Soundo’LE é um gravador de som compatível com o padrão OLE, permitindo a inserção de sons dentro de documentos de programas que suportem o OLE. Wave Studio é um editor sonoro, para arquivos WAV. Note que o Soundo’LE e o Wave Studio também acompanham outras placas, como a Sound Blaster PCI 128 e até mesmo modelos mais antigos. Capítulo 29 – Placas de som 29-45 Sem dúvida um programa que vale a pena checar é o SB Live Experience. Com ele podemos checar e entender os recursos avançados da placa. Na figura 60 vemos este programa demonstrando sons MIDI com polifonia de até 256 canais. Figura 29.60 Demonstração da polifonia em 256 canais. Ainda neste mesmo programa podemos ver uma demonstração da modelagem ambiental. Os sons podem ser acrescidos de características típicas de ambientes, como a ressonância. O programa permite ainda, entre vários outros recursos, testar os alto-falantes. Apesar do ideal ser utilizar dois pares, esta placa pode simular quadrifonia utilizando apenas um par de altofalantes. Para quem quer o que existe de mais sofisticado em placas de som, porém sem ter preocupação com o custo, a melhor coisa a fazer é conferir os últimos modelos da Creative Labs. Por exemplo, aqueles que gostam muito de jogos e utilizam placas 3D de melhor qualidade, usar um modelo sofisticado da Creative Labs resulta na combinação do melhor vídeo com o melhor áudio. ////////// FIM //////////// Capítulo 30 Scanners O scanner e seu software Quando compramos um scanner, recebemos o seguinte material:        Scanner Cabo de conexão Placa de interface* Software para captura de imagens Software para edição de imagens Software para OCR (reconhecimento ótico de caracteres) Manuais diversos (*) No caso de modelos que usam interface paralela e em alguns casos de modelos SCSI. O software mais importante que acompanha o scanner é aquele responsável pela captura de imagens. Capturar ou digitalizar uma imagem consiste em varrer uma figura ou foto com o scanner, gerando assim um arquivo gráfico. Este arquivo pode ser gravado nos vários formatos disponíveis (PCX, TIF, BMP, JPG, etc.), ou então pode ser enviado diretamente a um editor gráfico para que a imagem seja processada antes da gravação. Dentro do próprio editor gráfico podemos usar um comando de aquisição de imagem, fazendo assim com que o software de captura seja ativado. Não somos obrigados a usar o editor gráfico que acompanha o scanner. Podemos utilizar qualquer outro que seja de nosso gosto. Contudo, o software para captura é de uso obrigatório, já que foi desenvolvido especificamente para o modelo de scanner que acompanha. 30-2 Hardware Total Atualmente qualquer editor gráfico é capaz de receber dados do scanner instalado, graças ao padrão TWAIN. O Windows possui um driver chamado TWAIN source manager, encarregado de fazer a conexão entre programas gráficos e os drivers dos scanners. Todos os programas gráficos modernos são TWAIN compatíveis, assim como ocorre com os scanners. Este padrão faz com que o reconhecimento do scanner pelos programas gráficos seja tão padronizado como é o uso do mouse. OBS: TWAIN não é abreviatura ou sigla de termo algum. Muitos brincam dizendo que significa “Technology without an interesting name”. Figura 30.1 Funcionamento do sistema TWAIN. A figura 1 mostra o funcionamento do sistema TWAIN. O centro de tudo é o TWAIN source manager, indicado como TWAIN.DLL (no Windows 9x existem dois gerenciadores, o TWAIN.DLL e o TWAIN_32.DLL). Programas Twain compatíveis enviam comandos ao gerenciador TWAIN de uma forma padronizada, pedindo-lhes que seja enviado o arquivo gráfico capturado pelo scanner. A maioria dos editores gráficos modernos possui um comando Scan (ou Acquire, ou ainda Capture), obedecendo ao sistema TWAIN. O gerenciador TWAIN, por sua vez, envia comandos padronizados ao driver do dispositivo de entrada apropriado. Não é comum, mas um computador pode ter diversos dispositivos de entrada TWAIN (TWAIN sources), como por exemplo, um scanner e uma câmera digital. Cada dispositivo de entrada de imagem deve ter o seu próprio TWAIN driver, que é fornecido pelo seu fabricante. O OCR (Optical Character Recognition, ou Reconhecimento Ótico de Caracteres) é mais uma das interessantes aplicações dos scanners. Programas de OCR são capazes de receber de um scanner, um texto capturado a partir de um documento qualquer (o scanner trata este texto como um gráfico), e reconhece os caracteres existentes nesse texto, reconstituindo o texto original. Capítulo 30 - Scanners 30-3 Assim podemos copiar um texto do papel para o computador, sem ter que digitá-lo. O reconhecimento ótico de caracteres envolve diversas técnicas especiais de processamento de imagem, mas mesmo assim não possibilita uma precisão de 100%, ou seja, alguns caracteres não chegam a ser reconhecidos, e o usuário deve retocá-los manualmente. Os programas para OCR também obedecem ao sistema TWAIN, o que faz com que possam utilizar qualquer modelo de scanner que também siga este padrão. Da mesma forma, se você comprou um scanner e não gostou do programa OCR que o acompanha, pode adquirir separadamente um OCR de seu agrado. Scanner com interface proprietária A instalação de um scanner pode ser dividida em duas etapas, sendo uma de hardware e uma de software. A etapa de hardware envolve a instalação da placa de interface e a sua conexão com o scanner. Isto independe do tipo de scanner, seja ele manual ou de mesa, o grau de dificuldade está relacionado apenas com a interface usada. Podemos encontrar os seguintes tipos de interface:     Interface Interface Interface Interface proprietária SCSI paralela USB Vamos abordar a seguir as instalações de hardware, através de exemplos, começando pelas interfaces proprietárias. Usaremos como exemplo a interface proprietária que acompanha o scanner Genius ScanMate Color. Muitas interfaces proprietárias apresentam métodos de instalação similares ao deste scanner. 30-4 Hardware Total Figura 30.2 Scanner manual. A placa de interface que acompanha este scanner não possui o recurso PnP. Isto pode ocorrer com vários scanners, mesmo aqueles lançados após o Windows 95. No caso da placa que acompanha o Genius ScanMate Color, apenas o seu endereço de E/S é configurado por jumpers. A IRQ e o canal de DMA são configurados através do software de instalação que o acompanha. O Windows não consegue detectar a sua interface (como ocorre com a maioria das interfaces proprietárias), nem mesmo usando o comando Adicionar Novo Hardware. Antes de conectar a placa, é preciso identificar endereços de E/S, IRQs e canais de DMA livres, decidindo assim quais serão usados pela placa de interface. A instalação pode ser feita utilizando o software que acompanha originalmente o scanner, mesmo que seja próprio para Windows 3.x. Se for utilizado um software para Windows 3.x, é preciso antes usar o comando Reservar Recursos no Gerenciador de Dispositivos. Se o seu scanner já é acompanhado por um software de instalação próprio para Windows 9x, este já fará as atualizações no Gerenciador de Dispositivos, reservando automaticamente os recursos usados. Em geral os drivers de scanner para Windows 3.x funcionam no Windows 9x. Entretanto se você tiver problemas, pode obter drivers mais novos, a partir do site do fabricante do seu scanner na Internet. De acordo com o manual deste scanner, a placa de interface que o acompanha necessita dos seguintes recursos de hardware: Endereços de E/S, escolhidos entre 280-283, 2A0-2A3, 330-333 ou 340-343. Interrupção, escolhida entre IRQ5, IRQ10, IRQ11 ou IRQ12 Canal de DMA, escolhido entre DMA1, DMA3, DMA5 ou DMA6 Capítulo 30 - Scanners 30-5 Consultando os relatórios sobre uso de endereços de E/S, interrupções e canais de DMA apresentados pelo Gerenciador de Dispositivos, resolvemos usar para a nossa placa de interface de scanner, a seguinte configuração: Endereços de E/S: Interrupção: Canal de DMA: 2A0-2A3 IRQ11 DMA6 Na nossa placa existem dois jumpers, indicados como AD0 e AD1. Dependendo da situação de cada um deles (Open=sem jumper, Short=com jumper), teremos selecionado um dos quatro endereços possíveis. Jumpers AD0 AD1 Addresses 280H 2A0H Short Short Short Open 330H Open Short 340H Open Open O próximo passo é conectar a placa em um slot livre, o scanner no conector existente na parte posterior da placa, e ligar o computador. Instalamos então o software que acompanha a placa. Feita a instalação do software, é apresentado o quadro da figura 3. No nosso exemplo, indicamos que a placa irá usar DMA6 e IRQ11. Usamos a seguir o botão Hardware Test..., para capturar uma figura, verificando se o scanner está funcionando. Neste momento, não se preocupe com a qualidade da imagem, pois o objetivo é testar se as opções de DMA e IRQ são válidas. Figura 30.3 Indicando o canal de DMA e a linha de IRQ utilizada. Está terminada a instalação. A partir daí, o scanner já poderá ser usado por programas editores gráficos. 30-6 Hardware Total Scanner com interface SCSI Muitos scanners de mesa utilizam interfaces SCSI. Para tornar o custo mais baixo, essas interfaces SCSI são bem simples, não podendo ser utilizadas com todos os seus recursos como ocorre com as interfaces SCSI normais. Tratam-se de interfaces simplificadas, capazes de controlar exclusivamente os scanners que acompanham. Mesmo assim, o software de controle desses scanners permite que a ligação seja feita também em uma interface SCSI padrão. Na figura 4 vemos o início do programa de instalação do scanner Mustek Color Page. Temos a opção de instalar o scanner usando a interface SCSI simplificada que o acompanha (Mustek scanner interface card) ou uma interface SCSI padrão, como os modelos da Adaptec. Nesse caso, é preciso que antes de instalar o scanner, sejam instalados os drivers SCSI que acompanham a placa (ASPI manager). Figura 30.4 Selecionando o modelo de interface SCSI a ser usada. No caso do uso da interface SCSI simplificada que acompanha este scanner, precisamos indicar o endereço base por ela ocupada. Na figura 5 é usado o endereço 280. Assim como ocorre em qualquer instalação de placas de legado, precisamos antes checar se esses endereços estão livres pelo Gerenciador de Dispositivos. Configuramos então os jumpers da placa da forma adequada. Caso o software de instalação usado seja próprio para Windows 3.x, devemos reservar os recursos utilizados, através do Gerenciador de Dispositivos. Softwares de instalação para Windows 9x não necessitam desta reserva. Caso o seu scanner seja acompanhado apenas de drivers para Windows 3.x, você pode obter drivers atualizados para Windows 9x através da Internet. Capítulo 30 - Scanners 30-7 Figura 30.5 Indicando o endereço base ocupado pela placa de interface. Você tem ainda a opção de conectar o scanner em uma interface SCSI padrão. Este procedimento pode ser usado, por exemplo, quando a interface SCSI simplificada que acompanha o scanner é extraviada ou danificada. Você poderá usar uma placa SCSI Adaptec, por exemplo, mesmo que seja um modelo simples e barato. Neste caso será preciso também adquirir um cabo SCSI externo, pois o cabo que acompanha o scanner normalmente usa conectores diferentes. Se você instalar uma placa controladora SCSI, não precisará necessariamente utilizar o software que acompanha o scanner. Pode comprar por exemplo uma placa Adaptec junto com o software EZ SCSI. Entre os diversos utilitários deste pacote, encontramos o Quick Scan, um programa capaz de controlar scanners SCSI conectados à placa Adaptec. Os scanners SCSI também precisam ter configurado o seu SCSI ID. Possuem em geral um grupo de chaves, ou então uma chave seletora para a programação do SCSI ID, como mostra a figura 6. 30-8 Hardware Total Figura 30.6 Indicando o SCSI ID do scanner. Scanner de interface paralela A instalação deste tipo de scanner é muito simples. Como o scanner está ligado na porta paralela, praticamente não existe mais nada a definir, em termos de hardware. Bastará indicar o drive e diretório onde será feita a instalação, e escolher quais são os softwares a serem instalados: driver Twain, Editor gráfico e OCR. Figura 30.7 Conexão de um scanner na porta paralela. A figura 7 mostra os passos envolvidos na instalação de um scanner paralelo: 1) Desconectar a impressora da porta paralela 2) Ligar o cabo da impressora no conector do scanner com a indicação Printer 3) Conectar o cabo do scanner no seu conector indicado como Computer 4) Ligar o cabo do scanner na porta paralela do computador 5) Ligar o adaptador AC no scanner (no caso de modelos que não têm fonte interna) 6) Ligar o adaptador AC na rede elétrica (ou o cabo de força do scanner) Capítulo 30 - Scanners 30-9 Antes de instalar o software que acompanha o scanner, devemos checar se a porta paralela está corretamente configurada e sem conflitos, através do Gerenciador de Dispositivos (figura 8). Nesta ocasião podemos também testar se a impressora está funcionando corretamente. A porta paralela deverá estar configurada como ECP. Figura 30.8 A porta paralela está corretamente configurada. O scanner será reconhecido automaticamente pelo Windows, passando à etapa de instalação de drivers, assim como ocorre com outros dispositivos Plug and Play. A instalação do software que acompanha o scanner é similar à instalação da maioria dos softwares. Será perguntada a linguagem, o diretório da instalação, o nome do usuário e da empresa. Eventualmente pode ser também perguntado o tipo de instalação (Normal, mínima ou personalizada). A figura 9 mostra as opções de uma instalação personalizada. Além dos drivers, podemos instalar também um editor gráfico (no exemplo, o Photo Magic 4.0), um programa de OCR (Type Reader) e um manual do usuário. Terminada a instalação devemos reiniciar o computador. 30-10 Hardware Total Figura 30.9 Escolhendo os softwares a serem instalados. Usando um scanner manual Para mostrar como é feita a captura de imagens, ilustraremos esta operação usando o programa Ulead PhotoImpact. Assim como ocorre com todos os programas gráficos, existe um comando File / Acquire (ou File / Scan), mostrado na figura 10. Encontramos também agregado a este comando, um próprio para fazer o selecionamento do Twain Data Source a ser usado. Quando um PC possui instalados, por exemplo, um scanner e uma câmera digital, existirão dois Twain Data Sources. Figura 30.10 Comandos relativos ao scanner. No nosso exemplo, temos instalados drivers para um scanner Genius ScanMate Color e para uma câmera digital Canon PowerShot 600. Fazemos então a seleção do scanner, como mostra a figura 11. Capítulo 30 - Scanners 30-11 Figura 30.11 Selecionando o Twain Data Source. Uma vez feita a seleção, usamos o comando File / Acquire / Image. Entra em ação o Twain Data Source apropriado, ou seja o programa que faz a comunicação com o scanner, mostrado na figura 12. Este quadro poderá variar de um scanner para outro, mas em geral os comandos são semelhantes. Figura 30.12 Programa para aquisição de imagens do scanner. Encontramos neste programa, comandos para definir as dimensões da imagem a ser escaneada, o modo gráfico (color/mono, por exemplo) e a resolução. Existem ainda comandos para configurar o hardware (alterar IRQ e DMA, caso seja necessário) e um botão Scan para dar início à captura. Na figura 13 temos a captura em andamento. À medida em que movemos o scanner, a imagem lida é transferida para uma janela de controle. Esta janela possui três indicadores, um verde, um amarelo e um vermelho. Serve para indicar se a velocidade de movimentação do scanner está dentro de limites seguros. Dependendo da velocidade do processador e da resolução escolhida, pode ser necessário mover o scanner bem devagar. 30-12 Hardware Total Figura 30.13 Captura em andamento. Terminada a captura da imagem, a janela do Twain Data Source assumirá o aspecto mostrado na figura 14, já com a figura representada. Para retornar ao programa que solicitou a figura, clicamos em OK. Figura 30.14 Terminada a captura da imagem. A figura capturada será transferida automaticamente para o programa que a solicitou, no nosso caso o PhotoImpact. Na figura 15 temos a figura já aberta pelo programa, pronta para ser processada e armazenada em um arquivo gráfico. Capítulo 30 - Scanners 30-13 Figura 30.15 Figura capturada. OCR com scanners manuais O reconhecimento ótico de caracteres pode ser utilizado com scanners manuais, porém existe uma grande limitação, que é o tamanho máximo que pode ter o documento capturado. Para reconhecer os caracteres de uma folha tamanho A4, por exemplo, é preciso usar o scanner duas vezes. Apesar de funcionar, acaba sendo muito trabalhoso. Veja mais adiante a seção sobre uso de OCR em scanners de mesa, pois a operação com scanners manuais é semelhante, apenas sendo diferente na forma de “passar” o scanner. Usando um scanner de mesa Também chamados scanners de página, esses modelos têm a capacidade de capturar de uma só vez, imagens em formatos maiores, como A4, carta e ofício. O uso dos softwares que acompanham esses scanners é muito parecido com o dos softwares para scanners manuais. Através de um editor gráfico qualquer, usamos o comando File / Scan, File / Acquire ou similar. Entrará em ação o Twain Data Source. Quando um PC possui mais de um dispositivo Twain compatível instalado (ex: scanner e câmera digital), é preciso antes usar o comando File / Select Source para indicar qual deles irá gerar a imagem. Os scanners de mesa possuem uma função chamada Prescan (pré-escanear) ou Preview. Com ela, é feita uma captura de rascunho em baixa resolução, e muitas vezes sem usar cores, da extensão completa da imagem. A partir desta imagem, podemos marcar um retângulo que delimita o trecho 30-14 Hardware Total desejado. Na figura 16 colocamos no scanner a página de uma revista e fizemos o selecionamento da sua ilustração a ser capturada. Figura 30.16 Usando a função pré-escanear e dimensionando a área desejada. Neste programa sempre encontrarmos, não importa qual seja o modelo do scanner, um comando para definir características da imagem. No nosso exemplo, este comando é obtido pelo botão Painel. Será apresentado o quadro da figura 17, no qual podemos selecionar o modo de cores (preto e branco, escala de cinzas ou RGB), a resolução ótica, a escala (100% resulta no tamanho normal, valores maiores ativam a resolução interpolada), e ainda controles para ajuste de brilho, contraste e formação de negativos. Figura 30.17 Selecionando o modo de captura. Capítulo 30 - Scanners 30-15 Depois de delimitar a área e definir os parâmetros de captura, usamos o botão Scan (escanear). A imagem será capturada e transferida para o editor gráfico. Usando programas de OCR Todos os scanners são acompanhados de programas de OCR, mas nem sempre esses programas reconhecem os caracteres acentuados do idioma português – principalmente os modelos importados de forma extra-oficial. Alguns deles possuem um Setup para selecionamento do idioma, como o Wordlinx, mostrado na figura 18. É possível que você consiga comprar um excelente scanner por um bom preço, mas acompanhado de um programa inadequado para nosso idioma. É possível também que encontre scanners não tão bons, mas com um bom programa de OCR para português. Se você não estiver satisfeito com o seu OCR, pode adquirir outro em separado, já que todos eles são compatíveis com qualquer modelo de scanner, graças ao padrão Twain. Figura 30.18 Selecionando o idioma português. Muitos programas de OCR possuem um comando Scan que dá acesso ao Twain Data Source. Observe que em geral os programas para OCR recomendam usar o modo Line Art (preto e branco) e a resolução de 300 dpi. Consulte o manual do seu programa para checar qual é a resolução mais indicada. Alguns programas para OCR operam de forma diferente. O Type Reader, por exemplo, possui um comando Twain / Acquire, que faz automaticamente a captura de toda a extensão da página localizada no scanner, usando a resolução padrão, que no seu caso é 300 dpi. O documento será inicialmente capturado como uma imagem, como vemos na figura 19. É preciso verificar se na imagem capturada, o texto está legível, e se não está posicionado de forma inclinada. Muitas vezes as partes brancas 30-16 Hardware Total da figura ficam cheias de manchas pretas, como em uma fotocópia de má qualidade. Devemos ajustar o brilho e o contraste até obter uma boa imagem. Este ajuste pode ser feito pelo programa OCR ou pelo Twain Data Source. Figura 30.19 Página capturada pelo OCR na forma de imagem. O comando View / Zoom permite ampliar a imagem capturada, e desta forma podemos checar sua qualidade, como vemos na figura 20. Quanto melhor a qualidade da imagem, mais facilidade o programa de OCR terá para fazer a conversão para texto. Figura 30.20 Checando a qualidade da imagem capturada. Depois de capturada a imagem, usamos no Type Reader os comandos Locate (para delimitar as colunas de texto) e Recognize (para converter em texto). Note que quando um OCR não reconhece o idioma português, ou quando não está configurado para o português, os caracteres acentuados não Capítulo 30 - Scanners 30-17 serão reconhecidos. No caso do Type Reader, basta usar o comando Language / Portuguese, habilitando assim o reconhecimento dos caracteres acentuados de nossa língua. A figura 21 mostra um trecho reconhecido, primeiro sem a configuração para o português (esquerda), depois com o idioma português habilitado (direita). Figura 30.21 Texto reconhecido, sem idioma português e com idioma português. Depois de ter o texto reconhecido, usamos o comando File Save. Podemos assim salvar um arquivo de formato TXT contendo o texto capturado (no caso do Type Reader, é preciso gravar no formato DOC, do Microsoft Word, para que os acentos sejam preservados). Agora podemos abri-lo com um editor de textos e fazer sua formatação e checagem gramatical. Os programas para OCR não são 100% eficientes, e sempre será necessário fazer correção ortográfica e reformatar o texto. O trabalho do OCR não é perfeito, mas é muito melhor que ter o trabalho de digitar todo o texto. ///////////// FIM /////////////// Capítulo 31 Câmeras digitais Câmeras digitais produzem fotos sem utilizar filmes. As imagens captadas são armazenadas na sua memória, podendo ser posteriormente transferidas para um computador. Uma vez sendo recebidas pelo computador, na forma de arquivos gráficos, as imagens podem ser processadas, gravadas em meios de armazenamento permanente e impressas. As primeiras câmeras digitais eram consideradas curiosidades tecnológicas. Muito caras, com baixa capacidade, e as fotos apresentavam resoluções baixas. Com o passar dos anos, a resolução e a capacidade de armazenamento aumentaram, permitindo fazer fotos com alta qualidade e em maior número. Os preços também foram se tornando cada vez mais acessíveis. O uso de câmeras digitais para produzir fotos para serem usadas em páginas da Internet também fez as vendas aumentarem, contribuindo para a queda de preços. Em 1997 as câmeras baratas eram muito limitadas. Muitas geravam fotos com a resolução de 320x240, e sua memória tinha capacidade para pouco mais de 10 fotos. Era preciso pagar cerca de 300 dólares por uma câmera com essas características. Atualmente podemos comprar câmeras com resoluções superiores a 1600x1200, e o número de fotos armazenadas é bem maior, graças à maior quantidade de memória. Os preços também são bastante acessíveis. As câmeras digitais já são capazes de substituir as câmeras convencionais, apesar do custo ainda ser elevado. Para que esta substituição seja feita, é preciso que sejam geradas fotografias em papel, obtidas por meio da câmera digital. A impressão dessas fotografias requer o uso de impressoras de alta qualidade. Impressoras a jato de tinta são capazes de fazer um bom trabalho, mas sua qualidade não é considerada fotográfica, exceto nos modelos de mais alto custo. Existem impressoras que operam pelo processo de dye sublibamation (sublimação de partículas), que produzem fotos impressas com 31-2 Hardware Total qualidade igual à de fotografias convencionais. O custo de uma câmera digital de alta resolução, adicionado ao do computador e ao de uma impressora de alta qualidade resulta em um estúdio fotográfico caro, se comparado ao uso de câmeras convencionais. Caminhamos para o ponto em que a fotografia digital será mais usada que a convencional, mas isto ainda vai demorar alguns anos. Figura 31.1 Uma câmera digital. Por dentro da câmera A imagem em uma câmera digital é captada por um dispositivo chamado CCD (Charge Coupled Device). Este dispositivo é um sensor ótico, formado por uma matriz com centenas de milhares de pontos, localizados em uma área com apenas alguns centímetros quadrados. Nos modelos mais recentes, a matriz do CCD possui alguns milhões de pontos. A figura 2 mostra uma placa interna de uma câmera digital, na qual podemos ver o CCD. Figura 31.2 CCD de uma câmera digital. Capítulo 31 – Câmeras digitais 31-3 Não apenas as câmeras digitais usam CCD. Podemos encontrar este componente em outros dispositivos que captam imagens, como câmeras de vídeo e scanners. As câmeras digitais recebem a imagem através do seu sistema ótico e do CCD, e as armazenam na sua memória interna, do tipo Flash ROM. A grande vantagem desta memória é que não consome corrente da bateria para manter seus dados. Podemos desligar a câmera, ou retirar as pilhas, e as fotos serão mantidas na Flash ROM, indefinidamente. As fotos são transferidas para o computador através da interface serial ou da interface paralela. Modelos que usam expansão de memória na forma de um cartão PCMCIA, seja com memória Flash ROM, seja com um disco rígido, permitem ainda uma rápida transferência de dados para um notebook. Basta retirar o cartão da câmera e conectá-lo ao notebook, e usar o programa de transferência. De qualquer forma, a transmissão serial, paralela e USB também está disponível nesses modelos, ou seja, não é necessário possuir um notebook. A maioria dos modelos modernos utiliza a interface USB. Modelos que armazenam as fotos em disquetes permitem a sua transferência para o computador de uma forma ainda mais simples. Basta retirar o disquete, inserir no computador e acessar os arquivos gráficos gerados pela câmera. Figura 31.3 Câmera que armazena fotos em disquetes. A maioria das câmeras modernas possui um recurso bem interessante, que é o viewfinder. Trata-se de um pequeno visor colorido de cristal líquido, similar aos encontrados nas filmadoras portáteis. Com este visor, podemos ver exatamente o que está sendo fotografado. Fica portanto muito mais fácil fazer o enquadramento da imagem. Este visor serve não apenas para ver a imagem que será fotografada, mas também para ver as imagens que já foram fotografadas e estão armazenadas na câmera. 31-4 Hardware Total Figura 31.4 Câmera com viewfinder LCD. Existem ainda modelos que possuem uma saída de vídeo NTSC, e desta forma, podemos visualizar as fotos armazenadas na câmera com o auxílio de uma TV, desde que possua entrada para vídeo composto NTSC. Encontramos também modelos que possuem uma conexão para uma pequena impressora, própria para as fotos digitais. Esta impressora utiliza papel fotográfico, portanto não necessita do uso de um PC para imprimir as fotos. A operação de transferência de dados da câmera para o computador é chamada de download. É feita através de programas apropriados, fornecidos juntamente com as câmeras. Ao serem executados, buscam na câmera, imagens reduzidas das fotos armazenadas. Essas imagens reduzidas são chamadas de thumbnails. Desta forma, podemos selecionar quais fotos serão transferidas, ou quais serão descartadas. Nada impede entretanto que façamos a transferência de todas as fotos. Figura 31.5 Uma impressora para câmera digital. Características das câmeras digitais É grande a quantidade de modelos de câmeras digitais disponíveis no mercado. Entre os seus diversos fabricantes, podemos citar a Apple, Epson, Capítulo 31 – Câmeras digitais 31-5 Canon, Kodak, Casio e HP. Adicione a esses, todos os demais fabricantes de câmeras convencionais, já que praticamente todos eles estão oferecendo modelos digitais. Vejamos as principais características dessas câmeras, para que você possa entendê-las melhor. Para ilustrar, usaremos como exemplo a câmera Canon Power Shot 600. Resolução Esta é a mais importante característica de uma câmera digital, e está diretamente relacionada com o seu CCD (ou seja, o seu sensor ótico). As primeiras câmeras digitais utilizavam CCDs idênticos aos de câmeras filmadoras VHS, limitados a baixas resoluções, inferiores a 640x480. Hoje encontramos facilmente modelos com resoluções chegando na faixa de 2000x1500. Em geral as câmeras digitais permitem usar resoluções inferiores à sua resolução máxima. A vantagem em usar uma resolução mais baixa é que desta forma é possível armazenar um maior número de fotos em sua memória. Quando a resolução não é um fator importante, podemos ativar na câmera o modo de mais baixa resolução, possibilitando armazenar mais fotos. Quando não é necessário armazenar um número muito elevado de fotos, podemos deixar a câmera operar com a sua resolução máxima. Quando tanto a resolução como o número de fotos são importantes, talvez seja indicado fazer uma expansão na memória da câmera. Número de cores Aqui está um item também bastante importante. As primeiras câmeras digitais geravam fotos em preto e branco. Os arquivos gráficos apresentavam 256 tonalidades de cinza. Com a proliferação de aplicações que exigem cor, as câmeras digitais em preto e branco caíram em desuso. Os modelos atuais produzem fotos com 24 bits, chegando a 16 milhões de cores (True Color). Compressão de imagem Imagens em alta resolução ocupam muito espaço na memória. Uma foto com resolução de 640x480 e 16 milhões de cores ocupa quase 1 MB. Desta forma, a memória da câmera poderia armazenar uma reduzida quantidade de fotos, e o tempo de transmissão para o PC seria extremamente longo. Para evitar esses problemas, as câmeras digitais usam o método de compressão JPEG para armazenar suas imagens. Dependendo da quantidade de detalhes, uma foto de 640x480 pode ser armazenada ocupando entre 50 kB e 100 kB. Mesmo usando a compressão JPEG, as imagens resultantes possuem uma qualidade muito boa para a visualização na tela, e bastante 31-6 Hardware Total satisfatória para a impressão em papel. Digamos que a imagem captada pelo CCD perde um pouco (bem pouco mesmo) da sua qualidade, para que assim possa ocupar um espaço de memória de 10 a 20 vezes menor. As câmeras digitais também podem armazenar e transmitir fotos no modo CCD RAW. Nesta modalidade a imagem é armazenada pixel por pixel, sem compressão de dados, exatamente da forma como é capada pelo CCD. Este modo é útil quando precisamos de fotos com a qualidade máxima permitida pela câmera. Armazenamento e expansão de memória As câmeras digitais possuem alguns MB de memória para o armazenamento de fotos. A quantidade de memória define o número de fotos que a câmera pode armazenar. Este número não é fixo, pois o tamanho dos arquivos JPEG depende do grau de compressão obtido, que varia de uma imagem para outra. Existem câmeras que admitem expansão de memória, outras que podem ter acoplado um cartão de disco rígido PCMCIA, e até modelos que armazenam as fotos em um disquete. A câmera Canon PowerShot 600, por exemplo, permite a instalação de um disco rígido PCMCIA de 170 MB. Com ele a capacidade de armazenamento é aumentada para 900 fotos, usando compressão JPEG, na resolução máxima. Muitas câmeras atuais usam minidiscos Flash para expansão, como veremos mais adiante neste capítulo. Baterias Muitos modelos utilizam pilhas comuns, de preferência alcalinas, alguns usam baterias próprias, do tipo recarregável e outros oferecem um adaptador DC (em alguns casos é opcional, podendo ser adquirido separadamente), através do qual podem funcionar, mesmo sem pilhas, ou então realizar o carregamento de suas baterias. Existem ainda modelos que usam uma ou mais baterias de lítio com tensão de 3 volts, adquirida com facilidade nas lojas de material fotográfico. São as mesmas baterias usadas em muitas câmeras convencionais. Retenção das imagens na memória Nas câmeras digitais modernas, a corrente fornecida pelas pilhas ou baterias é usada para alimentar o flash (praticamente todos os modelos possuem flash) e seus circuitos eletrônicos. A memória na qual as imagens são armazenadas não necessita de corrente para manter seus dados. Usam mmória Flash ROM. Graças a esta memória, a câmera pode reter as imagens Capítulo 31 – Câmeras digitais 31-7 mesmo desligada, e mesmo sem pilhas ou baterias, durante um período ilimitado. Transferência das fotos para o computador As primeiras câmeras digitais eram ligadas ao PC através de interfaces seriais e paralelas. Os modelos atuais usam a interface USB, mais versátil e mais rápida. A transmissão paralela é bem mais rápida que a serial, uma vantagem considerável, levando em conta a elevada quantidade de dados a serem transferidos. Enquanto uma interface serial demora alguns minutos para transferir 1 MB de fotos, a interface paralela permite que esta transmissão seja feita em apenas alguns segundos. Em uma interface USB, esta transmissão é ainda mais rápida. Existem câmeras que armazenam as imagens em um cartão de memória flash ou disco rígido PCMCIA. Podemos transferir as fotos diretamente para um notebook, ou para um PC que possua um slot PCMCIA. Basta retirar o cartão da câmera, inserir no PC e copiar os seus arquivos. Método de transferência ainda mais simples é o das câmeras que armazenam as fotos em disquetes e podem ser lidas diretamente pelo PC. Zoom O zoom é uma operação ótica muito útil nas câmeras convencionais, e possui utilidade idêntica nos modelos digitais. É usado para fazer fotos de objetivos localizados a grandes distâncias. Considere o zoom como uma característica altamente desejável em uma câmera digital, mesmo que para isto seja preciso pagar um preço um pouco maior. A maioria dos modelos atuais possui zoom, exceto no caso dos modelos mais baratos. Flash A maioria das câmeras digitais possuem um flash, permitindo a realização de fotos em locais onde a luminosidade é precária. Em geral o flash pode ser programado de três formas: desativado, ativado e automático. Ao ser desativado, não acenderá, mesmo que a luminosidade seja pequena. Ao ficar ativado, acenderá sempre a cada foto, mesmo que a luminosidade do ambiente seja boa. Em modo automático, o flash acenderá apenas quando o ambiente tiver pouca luminosidade, e ficará apagado em ambientes muito claros. Foco Para que a imagem seja projetada corretamente sobre o CCD, é preciso que seja focalizada. As câmeras mais simples possuem foco “no infinito”. Isto 31-8 Hardware Total significa que não importa a que distância está o objetivo a ser fotografado, sua imagem sempre estará focalizada sobre o CCD. Devido a imperfeições do sistema ótico, existe uma distância mínima a partir do qual a focalização é feita. Câmeras mais simples podem requerer uma distância mínima de 50 cm a 1 metro. Não seria portanto possível usar essas câmeras para fotografar diretamente pequenos objetos localizados a curtas distâncias. Para isto será preciso acoplar lentes adicionais. Algumas das câmeras digitais mais sofisticadas possuem a distância focal variável, o que em geral produz fotos bem mais nítidas. Possuem o recurso “auto focus”. Um feixe de luz infravermelha é enviado para a frente, e ao refletir sobre o objeto a ser fotografado, incide novamente sobre a câmera. Um sensor infravermelho capta o feixe recebido, e através das suas características de onda, determina a distância até o objeto que será fotografado. O foco é então ajustado em função desta distância. Viewfinder Todas as câmeras possuem um visor para o enquadramento do objeto a ser fotografado (viewfinder). Assim como na maioria das câmeras convencionais, muitas câmeras digitais possuem um viewfinder completamente ótico, composto de lentes. A maioria das câmeras digitais modernas possuem, ao invés de lentes, um viewfinder formado por um pequeno display colorido de cristal líquido. A imagem é visualizada neste display exatamente da mesma forma como é recebida pelo CCD. Desta forma é possível fazer um enquadramento muito mais preciso. TWAIN Data Source TWAIN é um padrão através do qual os programas gráficos do Windows podem obter imagens a partir de dispositivos de captura, como scanners, câmeras digitais e digitalizadores de vídeo. Durante a instalação do software que acompanha uma câmera, é instalado um TWAIN Data Source. Uma vez que este driver esteja presente, as imagens armazenadas em uma câmera digital podem ser transferidas para qualquer programa do Windows capaz de manipular arquivos gráficos. Timer O Timer é um recurso que permite tirar uma foto depois de alguns segundos que o botão é apertado. Assim o seu operador pode tirar uma foto de si próprio. Se você quiser tirar uma foto sua junto com uma pessoa que o acompanha, focalize primeiro a pessoa, coloque a câmera sobre uma base Capítulo 31 – Câmeras digitais 31-9 fixa (uma mesa, por exemplo), ligue o timer e corra para o lado da pessoa. Fique parado por alguns segundos até que a câmera tire a foto sozinha. Exemplo: Canon PowerShot 600 Mostraremos agora a câmera Canon PowerShot 600. Você entenderá através dela, muitas das características presentes em outros modelos. Especificações técnicas A sua resolução é de 832x608. Pode operar em modo Color, gerando cores de 24 bits, totalizando mais de 16 milhões de cores, ou ainda em modo monocromático, com 8 bits, totalizando 256 tonalidades de cinza. Sua memória flash interna de 1 MB não é tão generosa no que diz respeito ao número de fotos que podem ser armazenadas, quando levamos em conta as altas resoluções. Uma média de 5 fotos podem ser armazenadas na resolução de 832x608, usando a qualidade “Fine”. Quanto à qualidade da imagem, pode ser Fine, Normal ou Economy. A diferença entre as três é o grau de compressão que é utilizado. Existe um nível de qualidade ainda melhor, o CCD RAW, no qual as imagens são armazenadas sem compressão, exatamente da forma como são recebidas pelo CCD. A qualidade é excepcional, mas cada foto ocupa cerca de 1,7 MB. Para usá-lo é preciso instalar uma expansão de memória de 4 MB (Flash Card) ou de 170 MB (HD Card). Já o modo Fine resulta em fotos com cerca de 150 kB. São bastante compactadas e quase tão boas como as do modo CCD RAW. A tabela abaixo mostra algumas das principais características da Canon PowerShot 600. Resolução alta Resolução média Resolução baixa Cores Memória interna Expansão de memória Focalização Distância focal câmera/objeto Alimentação Adaptador DC Conexão com o PC Flash Visor Lentes adicionais Timer 832x608 640x480 320x240 True Color (24 bits) ou cinza (8 bits) 1 MB Cartão de RAM de 4 MB ou HD de 170 MB Possui ajuste automático de foco 10 cm ou superior Bateria de Ni-Cd recarregável Incluído Interface paralela Automático Viewfinder ótico Pode usar o Canon Wide Converter 2 ou 10 segundos 31-10 Hardware Total A câmera possui um microfone que permite associar anotações de voz para cada foto. Essas anotações podem ser ouvidas ou transformadas em arquivos sonoros, através do programa de controle que a acompanha. Quanto à distância do objeto a ser fotografado, existem duas opções: normal e macro. No modo normal, usado para distâncias superiores a 40 cm, é usado o sistema de focalização automática. Apontamos o objeto e pressionamos o botão (shutter) até a metade, fazendo com que a câmera calcule a distância e focalize o objeto. Um LED acenderá indicando que o objeto está focalizado. Podemos então apertar o shutter até o final, fazendo a fotografia. No modo macro, a focalização é feita para distâncias entre 10cm e 40cm. Podemos fazer excelentes fotografias de objetos pequenos. Esta câmera possui controle automático de exposição, ou seja, ajusta automaticamente a claridade da figura captada, em função da luminosidade do ambiente. A sua alimentação elétrica é feita através de uma bateria de níquel-cádmio, comercializada especialmente para esta câmera. Armazena carga suficiente para fazer uma generosa quantidade de fotos. A tabela que se segue mostra o número de fotos que podem ser feitas com a carga total da bateria em diversas condições. Meio de armazenamento Memória interna de 1 MB Expansão de memória de 4 MB Expansão de memória de 170 MB Sem flash 340 480 180 Flash em 25% 300 400 150 Por exemplo, usando uma expansão de memória de 4 MB tipo Flash Card, é possível fazer 400 fotos (ou seja, enchendo a memória da câmera diversas vezes), levando em conta que o flash é aceso em 25% delas. Se em todas elas o flash não for usado, podem ser feitas 480 fotos. A bateria é recarregada através de um adaptador AC que acompanha a câmera. O adaptador pode ser ligado diretamente à câmera, ou ligado na Camera Station durante a transferência de fotos para o PC. A Camera Station é uma base na qual a câmera é acoplada, permitindo a ligação com a interface paralela do PC. Características A figura 6 mostra a Canon PowerShot 600 e seus acessórios. A estação (Camera Station) possui um conector tipo Centronics, idêntico ao de uma impressora, próprio para ser ligado em uma interface paralela. Possui ainda uma conexão para o adaptador AC/DC (carregador de bateria). Desta forma, Capítulo 31 – Câmeras digitais 31-11 enquanto a câmera está acoplada à estação, além de não ser consumida carga da bateria, é ainda feito o seu carregamento. Figura 31.6 Câmera e seus acessórios. Na figura 7 vemos a parte frontal da PowerShot 600. Como podemos observar, existem muitos botões e controles, o que torna sua operação um pouco mais complicada que a de outras câmeras mais simples. Figura 31.7 Parte frontal da câmera. Na parte superior da câmera existe um seletor através do qual podemos escolher entre um dos modos especiais de operação. Dois deles fazem o apagamento de fotos da câmera, sendo que um apaga apenas a última foto e os outros dois apagam todas as fotos. Outro modo ativado por este seletor é o CCD RAW, que resulta em fotos da mais alta qualidade. Na maior parte do tempo usamos o modo normal. Ainda na parte superior da câmera existem três botões para selecionar várias operações possíveis. O botão seletor de qualidade permite escolher entre três níveis de compressão de imagem (Fine, Normal e Economy). O melhor modo é o Fine, e melhor ainda que ele, só mesmo o CCD RAW. 31-12 Hardware Total O botão Macro é usado para fazer fotos a pequenas distâncias, de 10 a 40 cm. Este botão também é chamado de F1, e é usado na ativação de algumas outras funções da câmera. O outro botão é o F2/Microfone. Devemos pressioná-lo para fazer anotações de voz (observe o microfone localizado também na parte superior da câmera). Funciona ainda para ativação de algumas funções especiais. Ainda na parte superior existe um display indicador de status e várias informações, tais como o número de fotos que ainda cabem na memória, o modo de compressão utilizado, etc. Na parte frontal da câmera temos o botão F3, usado para controlar o modo de operação do flash (sempre ligado, sempre desligado ou automático). Ainda na parte frontal existe um emissor de luz infravermelha, usado para o cálculo de distância para efeito de focalização. Finalmente, também localizado na parte frontal da câmera, está o shutter, o botão que apertamos para fotografar. Figura 31.8 Parte traseira da câmera. A figura 8 mostra as partes traseira, lateral e inferior da câmera. Ao lado do viewfinder existem dois LEDs indicadores. O LED verde é usado principalmente para indicar que o objeto está focalizado, e o vermelho indica que o flash está carregado. Abaixo do viewfinder existe um seletor Color/Mono. Com ele escolhemos se as fotos devem ser feitas a cores ou em preto e branco. Na parte inferior existe um encaixe para tripé. É útil para manter a câmera fixa sobre uma base, para fazer por exemplo, fotos a curta distância, ou fotos nas quais a câmera precisa ficar absolutamente parada. O tripé pode ser adquirido com facilidade em lojas de material fotográfico. Temos também um conector para o carregador de bateria. Através dele a bateria da câmera pode ser carregada, sem que seja necessário acoplar a câmera na estação. O mais importante de tudo nesta parte inferior é o conector de dados, usado no encaixe com a estação. Fica protegido por uma pequena tampa que é aberta Capítulo 31 – Câmeras digitais 31-13 automaticamente quando a câmera é acoplada na estação. Na parte direita da figura vemos a tampa do compartimento para a instalação dos cartões PCMCIA para expansão de memória. Na figura 9 vemos em detalhe a estação da câmera. Existe uma pequena porta da qual sai um conector para acoplamento na câmera, sempre que colocamos a alavanca de travamento voltada para a direita. Temos ainda um conector para o carregador de bateria e um conector Centronics, idêntico ao de uma impressora. Usamos um cabo de impressora comum para ligar a estação ao PC através deste conector. Figura 31.9 Camera station. Operação A figura 10 mostra como é feita a ligação da câmera com o PC. Usamos um cabo paralelo comum para ligar a estação à porta paralela. Observe que não é permitida a ligação simultânea da interface paralela na estação e na impressora, como ocorre com diversos outros dispositivos paralelos (um exemplo típico é o ZIP Drive). Se for preciso usar a impressora e a estação (não simultaneamente) sem precisar conectar ou desconectar cabos, é preciso usar uma caixa comutadora. O uso da estação pode entretanto ser feito em conjunto com outros dispositivos paralelos que permitam conexões múltiplas, como um scanner paralelo ou um ZIP Drive. Por exemplo, no caso do scanner paralelo, ligamos o scanner ao PC e a estação ao scanner, no conector reservado para a ligação da impressora. Figura 31.10 Ligação com o PC. Para transferir fotos para o PC, a estação deve estar conectada pela interface paralela. A seguir, colocamos a câmera sobre a estação e movemos a 31-14 Hardware Total alavanca para a direita, como mostra a figura 11. A câmera deve permanecer desligada. Podemos agora conectar na estação o carregador de bateria, e ligar este carregador na rede elétrica. Não acople a câmera na estação estando ligada, nem com o carregador de bateria ligado na rede elétrica. A câmera deve permanecer desligada, e o carregador é ligado apenas depois que a câmera está travada na estação. Figura 31.11 Câmera acoplada na estação. Figura 31.12 Para fotografar. A figura 12 ilustra os itens a serem checados e os passos a serem tomados para fotografar. 1. A bateria deve estar inserida e carregada. 2. Ligar a câmera. Será aberta a porta protetora da lente. 3. O display acenderá, indicando o número de fotos que cabem na memória. 4. O seletor de modo deve estar na posição “A”. 5. Indicar o modo a ser usado: cor ou preto/branco. 6. Usar o viewfinder para visualizar a imagem a ser fotografada. 7. Pressionar apenas levemente o botão Shutter. A câmera ajustará o foco e acenderá o LED verde. 8. O LED verde acenderá, indicando que o objeto está focalizado. Agora podemos apertar o shutter por completo. O display indicará “BUSY” durante alguns segundos enquanto o LED verde ficará piscando, indicando que a foto está sendo processada. Depois disso a câmera estará pronta para fazer a próxima foto. Para instalar uma expansão de memória basta proceder como mostra a figura 13. A câmera deve estar desligada. 1. Abrir o compartimento. 2. Encaixar o cartão e fechar o compartimento. 3. Existe ainda um botão para ejetar o cartão, caso desejemos. Capítulo 31 – Câmeras digitais 31-15 Figura 31.13 Instalando uma expansão de memória. Softwares que acompanham a câmera Assim como ocorre com todas as câmeras digitais, a PowerShot 600 é acompanhada de dois conjuntos de softwares:   Twain Data Source Editores gráficos e gerenciadores de álbuns O Twain Data Source (ou Twain Driver) e seu programa de controle são específicos para esta câmera, ou seja, não podem ser usados com outros modelos de câmeras. Esta regra é válida para qualquer modelo de câmera digital ou scanner. Os demais softwares são genéricos, independentes do modelo de câmera. A PowerShot 600 é acompanhada do software PhotoImpact e diversos utilitários. Pode ser usado para criar e gerenciar álbuns, editar fotos, e diversas outras operações. É um software bastante sofisticado, e é fornecido em um CD-ROM que acompanha a câmera. O Twain Data Source desta câmera pode ser executado a partir de qualquer editor gráfico que seja Twain compatível (inclusive o PhotoImpact que a acompanha). Basta usar o comando File/Scan ou File/Acquire. Podemos vê-lo em execução na figura 14. 31-16 Hardware Total Figura 31.14 Programa de controle do driver TWAIN da PowerShot 600. Começamos clicando o ícone da câmera, e será apresentada uma série de thumbnails das fotos armazenadas. O próximo passo é selecionar a foto, ou as fotos a serem transferidas. Depois que as fotos desejadas estão selecionadas, clicamos sobre o botão Acquire. As fotos serão transferidas para o PC e aparecerão como arquivos abertos pelo programa que comandou a execução do driver da câmera. Note que muitos programas não são capazes de transferir várias imagens simultaneamente. Nesse caso, os métodos de selecionamento de múltiplas fotos não funcionarão. Programas gerenciadores de álbuns digitais, como o que acompanha o PhotoImpact, são capazes de transferir múltiplas imagens. Entre os utilitários fornecidos, temos o PhotoImpact Album, mostrado na figura 15. Este programa é capaz de obter um grupo de fotos da câmera (ou mesmo de um CD-ROM ou disco rígido) e formar álbuns. Os álbuns funcionam como índices gráficos para acesso fácil às figuras. O PhotoImpact propriamente dito não se destina à criação e gerenciamento de álbuns, e sim, à edição das fotos. Possui diversos comandos bastante sofisticados encontrados em editores mais famosos, como o PhotoShop. Capítulo 31 – Câmeras digitais 31-17 Figura 31.15 O programa gerenciador de álbuns digitais que acompanha a PowerShot 600. Assim como ocorre com os scanners, podemos utilizar qualquer programa gráfico para comandar a aquisição de imagens de uma câmera digital. Basta usar o comando File/Scan ou File/Acquire. Isto ativará o Twain Data Source da câmera, que fará a aquisição e a transferência da imagem para o programa gráfico usado. Exemplo: Olympus D340-R A Olympus, tradicional fabricante de câmeras fotográficas, também produz atualmente diversos modelos digitais. Para que você fique ainda mais familiarizado com câmeras digitais, apresentaremos agora como exemplo, a câmera Olympus D340R. Esta câmera produz fotos com resolução de até 1280x960. Utiliza um mini-disco de expansão de memória, com 4 MB, 8 MB ou 16 MB (figura 17). Na verdade não se trata de um disco magnético, e sim, um circuito de memória permanente, tipo Flash ROM. Figura 31.16 Câmera Olympus D340-R. 31-18 Hardware Total Figura 31.17 Expansão de memória por minidisco Flash. Na sua parte traseira existe um visor LCD (figura 18), que funciona como viewfinder e também serve para visualizar as fotos armazenadas na sua memória. Figura 31.18 Visor LCD. Na parte superior da câmera existe um display de cristal líquido para indicação de informações diversas e alguns botões de controle, além do shutter (figura 19). Figura 31.19 Parte superior da câmera. Capítulo 31 – Câmeras digitais 31-19 A conexão desta câmera ao computador é feita através de uma interface serial, utilizando um cabo apropriado que a acompanha. É também fornecido um cabo para conexão com um aparelho de TV padrão NTSC. A câmera é capaz de gerar imagens de vídeo com as fotos armazenadas. Podemos desta forma fazer um slide show das fotos armazenadas, ou até mesmo gravar em uma fita de videocassete com a seqüência de fotos. É portanto acompanhada de um cabo de vídeo para esta conexão. Também é fornecido um adaptador DC, alça e capa de proteção. Figura 31.20 A câmera D-340R e os cabos que a acompanham: um cabo serial e um cabo de vídeo. As figuras 21 e 22 mostram os diversos detalhes e controles desta câmera. Figura 31.21 Parte frontal da câmera. 31-20 Hardware Total Figura 31.22 Parte traseira da câmera. A câmera é acompanhada do software Camedia Master, usado para fazer a transferência das imagens. A instalação deste software também faz a instalação do driver TWAIN. É perguntado ao usuário se a instalação deve ser feita no modo Typical, Compact ou Custom. Na opção Custom podemos selecionar os módulos a serem instalados (figura 23). Figura 31.23 Selecionando os componentes a serem instalados. Capítulo 31 – Câmeras digitais 31-21 Figura 31.24 O software Camedia Master. Terminada a instalação podemos reiniciar o computador. O software Camedia Master é mostrado na figura 24. Trata-se de um gerenciador de álbuns, com a função adicional de transferir as imagens da câmera para arquivos no PC. Mantendo a câmera conectada ao computador através de uma das suas interfaces seriais, usamos o comando Edit/Options. Na guia download (figura 25) podemos definir a interface serial a ser usada e a taxa de transmissão. Figura 31.25 Opções da câmera. Com o comando Camera / Camera Settings temos o quadro da figura 26, com várias outras opções de funcionamento da câmera. Podemos selecionar a câmera a ser usada (este programa pode operar com outros modelos de câmera), acertar a data e a hora no relógio interno da câmera, definir o 31-22 Hardware Total brilho do visor LCD e definir parâmetros de auto desligamento para economia das baterias. Figura 31.26 Configurações da câmera. A forma mais simples de transferir as imagens da câmera para o PC é através do comando Camera / Download all images. Será apresentado o quadro da figura 27 para que possamos indicar o drive e o diretório para o qual as fotos serão transferidas. Figura 31.27 Indicando o destino das fotos. Uma outra forma de selecionar as imagens é através de seleção individual. Devemos inicialmente clicar sobre o ícone da câmera na parte esquerda da Capítulo 31 – Câmeras digitais 31-23 janela do programa. Será feita a transferência dos thumbnails das fotos armazenadas. Podemos agora clicar nas fotos a serem transferidas, mantendo a tecla Control pressionada. Depois de fazer a seleção usamos o comando Camera / Download Selected Images (figura 28). Figura 31.28 Transferindo as fotos selecionadas. Conclusão Você tem agora conhecimentos suficientes para encontrar uma boa câmera digital adequada às suas necessidades, bem como operá-la e utilizar seu software. Consulte agora os modelos disponíveis nas lojas e busque mais informações técnicas nos sites dos fabricantes. Seja qual for o modelo escolhido, você não terá dificuldades em fazer a instalação e a utilização. Se quiser fotos impressas, providencie uma boa impressora colorida. Se quiser armazenar as fotos de forma permanente, providencie também um meio de armazenamento de alta capacidade, como um ZIP Drive ou um gravador de CD-R. //////////// FIM ///////////////// Capítulo 32 Digitalização de vídeo Digitalização de vídeo Em um futuro próximo não encontraremos mais a separação entre computadores e aparelhos de TV da forma como os vemos hoje. Aparelhos híbridos irão misturar as funções de ambos. Com esses aparelhos poderemos processar dados, acessar a Internet, jogar, utilizar programas, gravar e reproduzir vídeo, assistir TV, gravar e ouvir som de alta fidelidade, etc. As tecnologias necessárias à produção desses equipamentos híbridos já existem. Apenas temos que esperar para que os preços dos equipamentos fiquem mais acessíveis, e também que tornem-se mais fáceis de usar. Neste capítulo veremos como fazer a integração de um PC com qualquer tipo de aparelho de vídeo, tais como câmeras, VCRs (Video Cassete Recorders) e aparelhos de TV. Veremos como utilizar os seguintes recursos:        Assistir TV em um PC Assistir um filme reproduzido em um VCR, usando a tela de um PC Exibir na tela de um PC imagens provenientes de uma câmera Armazenar em disco imagens provenientes de uma emissora de TV, VCR ou câmera Exibir na tela do PC, imagens de vídeos digitalizados Exibir em uma TV, imagens geradas pela tela de um PC Gravar em fita de vídeo, imagens geradas pela tela de um PC Essas operações são realizadas através de placas de vídeo apropriadas. Para não causar confusão, usaremos neste capítulo, duas nomenclaturas explicadas a seguir: placas gráficas e placas de vídeo. 32-2 Hardware Total Placas gráficas São aquelas usadas para gerar imagens na tela do computador, podendo ser 2D ou 3D. As imagens geradas são telas de texto ou gráficos no modo MSDOS e telas gráficas no ambiente Windows, envolvendo janelas, ícones e demais elementos gráficos. Também podem ser chamadas de placas VGA e SVGA. Placas de vídeo São placas capazes de capturar ou exibir imagens provenientes de outras fontes de vídeo, como emissoras de TV, VCR, câmeras, etc. Alguns modelos executam apenas essas funções, sendo necessário operar em conjunto com uma placa gráfica. Muitos modelos atuais possuem as funções de vídeo e gráficos embutidos em uma única placa. É claro que a maioria das pessoas ainda chama as placas VGA e SVGA de placas de vídeo, o que não é errado. Afinal, desde os anos 70 são usados termos como placa de vídeo, monitor de vídeo, terminal de vídeo, etc. Apenas para não causar confusão chamaremos as placas VGA e SVGA de placas gráficas, e as placas que gravam, reproduzem, captam ou manipulam imagens provenientes de câmeras, emissoras de TV, VCRs e vídeo CDs serão aqui chamadas de placas de vídeo. Os vários tipos de imagem Nosso objetivo é ver imagens em uma tela, captá-las a partir de um aparelho que gere sinais de vídeo, ou transmiti-las para um aparelho que recebe sinais de vídeo. Como existem vários tipos de dispositivos para manipular imagem, sua transmissão pode ser feita de várias formas diferentes: Super VGA É o padrão eletrônico para transmissão de imagens geradas em uma placa gráfica. Utiliza um conjunto de 5 sinais eletrônicos: Vermelho, Verde, Azul, Sincronismo horizontal e Sincronismo vertical. Esses sinais estão presentes no conector DB-15 existente na parte traseira da placa. A figura 1 mostra a pinagem de um conector padrão VGA/SVGA. Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-3 *** 35% *** Figura 32.1 Conector DB-15 usado em placas gráficas e de vídeo. S-Video É o padrão usado por Vídeo CD Players. Neste tipo de sinal são enviadas três informações através de canais independentes: Luminância, crominância e sincronismo. A luminância indica o quanto cada elemento da imagem é claro ou escuro. A crominância indica a cor, e o sincronismo controla o posicionamento do feixe eletrônico na tela. Muitas placas de captura de vídeo, mesmo sendo modelos mais simples, possuem conectores S-Vídeo (figura 2). Figura 32.2 Conector para S-Video. Vídeo composto Usando um par de fios transmite-se um único sinal eletrônico que traz as informações de luminância, crominância e sincronismo. Através de circuitos especiais os sinais de luminância e crominância são separados do sincronismo. Existem diversas formas de transmitir vídeo composto. A mais usada é o sistema NTSC (National Television System Commitee). Sistemas de TV americanos utilizam este padrão. Outro sistema muito usado é o PAL (Phase Alternation Line). Infelizmente existem diversas variações do sistema PAL. No Brasil é usado o PAL-M, mas existem PAL-G e diversos outros. São 32-4 Hardware Total poucas as placas de vídeo que operem em PAL-M. A maioria opera com NTSC. Existe ainda o sistema SECAM, usado na França. Para ter vídeo no seu PC, você deve se preparar para adotar o NTSC. Sinais de vídeo composto são transmitidos através de cabos coaxiais, e as ligações são feitas através de conectores tipo RCA (figura 3). Figura 32.3 Conectores RCA, macho (no cabo) e fêmea (na placa). Super VHS Trata-se de uma evolução do sistema VHS que oferece imagens melhores, para uso profissional. Produtoras de vídeo fazem em geral as filmagens usando câmeras SVHS, e fazem a edição usando equipamentos SVHS, mesmo que o resultado final seja entregue ao cliente para uso em VCRs comuns, tipo VHS. Placas de captura de vídeo para uso profissional permitem conectar equipamentos SVHS. RF Esta sigla significa Radio Freqüência. Trata-se de um tipo de sinal elétrico originário do Vídeo composto, mas modulado em alta freqüência, com o objetivo de ser transmitido através de uma antena. Quando este sinal chega a uma antena transmissora, gera ondas eletromagnéticas que se propagam no ar e podem ser captadas por antenas receptoras. Quando uma antena capta essas ondas, gera sinais elétricos semelhantes aos que foram usados no transmissor, mas esses sinais são muito mais fracos que o original, e ainda chegam ao receptor misturados com sinais de diversas outras emissoras. Através de um processo chamado sintonização é possível separar o sinal desejado, e através da amplificação é aumentado o seu nível. Finalmente é usada a demodulação para que o sinal de RF seja novamente transformado em vídeo composto. Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-5 Figura 32.4 Conector para RF. Observe que os sinais de RF nada mais são que uma forma diferente de conduzir sinais de vídeo composto. A diferença é que os sinais de RF podem se propagar no ar com o auxílio de antenas transmissoras e receptoras, enquanto o sinal de vídeo composto não pode ser transmitido de um circuito para outro (ou de um equipamento para outro) sem o uso de um cabo apropriado. Também no caso dos sinais de RF temos que nos preocupar com o sistema de vídeo adotado: NTSC, PAL e SECAM. Equipamentos de vídeo Para que o PC possa captar, transmitir ou exibir imagens, é necessário o uso de equipamentos adequados. Existem várias placas que permitem que o PC seja ligado a todos esses equipamentos. Antes de estudar essas placas, vejamos quais são esses equipamentos. Antena receptora Pode ser um simples pedaço de fio preso na parede, ou uma antena de rádio, ou uma de TV. Capta sinais de RF, porém com baixa intensidade e misturados, ou seja, em um único par de fios temos sinais de RF provenientes de milhares de emissoras de TV e rádio. Televisor Este é o mais conhecido dos aparelhos que operam com vídeo. Possui uma entrada de RF para ser ligada a uma antena. Modelos modernos possuem ainda uma ou mais entradas para áudio e para vídeo composto. Monitor de TV É muito semelhante a um televisor, exceto por não possuir entrada de RF para antena. Em conseqüência disso, não possui seletor de canais. A imagem é proveniente de uma entrada de vídeo composto. Normalmente possui também uma entrada para áudio. 32-6 Hardware Total VCR Este é o aparelho conhecido popularmente como videocassete. Os VCRs são capazes de receber e transmitir sinais de vídeo em RF. A entrada de RF deve ser ligada à antena receptora, e a saída de RF deve ser ligada a um televisor. O televisor recebe sinais de RF do VCR como se estivesse recebendo da antena, e normalmente é sintonizado através do canal 3 ou 4. A maioria dos VCRs possui também entradas e saídas para áudio e vídeo composto. Quando um VCR está reproduzindo uma fita, o sinal de vídeo é transmitido em duas formas: em RF (através da saída Out to TV) e em áudio/vídeo composto (através das saídas VIDEO OUT e AUDIO OUT). Normalmente os VCRs nacionais usam não apenas o RF, mas também o vídeo composto no sistema PAL-M. Os modelos importados que seguem o sistema NTSC possuem ambas as saídas (RF e vídeo composto) em NTSC. Muitos VCRs possuem também entradas para áudio e vídeo composto. Desta forma podem gravar, por exemplo, a imagem e o som vindos diretamente de uma câmera. Resumindo, as entradas e saídas dos VCRs são: RF: Entrada (In from Antena) Saída (Out to TV) Áudio: Entrada: Audio IN Saída: Audio OUT Vídeo composto: Entrada: Video IN Saída: Video OUT Normalmente os cabos que transmitem áudio e vídeo composto utilizam conectores do tipo RCA. Câmera As câmeras filmadoras captam imagens ao vivo e podem gravá-las diretamente em uma fita. Muitas câmeras podem ainda transmitir as imagens e sons captados através de duas saídas: Audio OUT e Video OUT (em vídeo composto). Neste caso, podemos ligar a câmera diretamente em um VCR. Existem câmeras que não são filmadoras, ou seja, não utilizam fita. Ao invés disso, transmitem sinais de vídeo (algumas possuem microfone e transmitem também áudio), em geral do tipo vídeo composto. Esses sinais podem ser Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-7 captados por um VCR, monitor, computador ou qualquer outro aparelho capaz de receber sinais de vídeo. Monitor VGA Utiliza um sistema completamente diferente dos utilizados pelos aparelhos de vídeo descritos até aqui. Este aparelho que dispensa apresentações exibe imagens geradas por placas VGA e SVGA. Transcodificador Para que um aparelho possa entender as cores da imagem gerada por outro, é preciso que ambos utilizem o mesmo sistema de vídeo. Por exemplo, se você conectar a saída de vídeo composto de uma filmadora importada (NTSC) no seu VCR nacional (PAL-M), provavelmente a imagem será captada em preto e branco. Quando alguém compra um VCR nos Estados Unidos, precisa enviá-lo a uma assistência técnica para que seja transcodificado. Este processo consiste na instalação de um pequeno aparelho no seu interior (ou fazer modificações internas) que transforma os sinais de PAL-M (vindos da antena) em NTSC (que é usado no interior do aparelho). O sinal que vai para a TV é transformado novamente de NTSC para PAL-M. Se você quiser ter flexibilidade na ligação de aparelhos que utilizam sistemas de vídeo diferentes, a melhor coisa a fazer é adquirir um transcodificador (ou Transcoder) externo. Muitos desses aparelhos fazem a conversão de PAL-M para NTSC ou de NTSC para PAL-M, ou ambas. Muitos operam apenas com RF, outros com vídeo composto, outros em ambos os modos. Figura 32.5 Transcodificador. O trabalho do PC Ligando ao computador equipamentos de vídeo e usando placas apropriadas, podemos realizar operações como: 32-8 Hardware Total a) Ver no monitor do PC a imagem de emissoras de TV b) Ver no monitor do PC a imagem de fitas de videocassete c) Ver no monitor do PC, imagens de uma câmera de vídeo d) Ver na tela do monitor imagens originárias de filmes contidos em arquivos gravados no disco rígido, CD-ROM ou outros meios de armazenamento e) Ouvir através de placas de som, os sons que acompanham as imagens f) Gravar em disco arquivos que contém imagens capturadas de câmeras, VCR, emissoras de TV ou qualquer outra fonte de imagem g) Gravar em fita de videocassete, imagens geradas pelo computador h) Editar arquivos de imagem, aplicando diversos efeitos especiais i) Comprimir imagens capturadas antes de gravá-las em disco, para que ocupem menos espaço j) Descomprimir imagens armazenadas em forma compactada em disco para que possam ser exibidas na tela ou outro dispositivo que possa receber sinais de vídeo É difícil encontrar uma única placa capaz de realizar todas essas tarefas simultaneamente. Por exemplo, existem placas capazes de apresentar na tela do monitor SVGA imagens captadas de emissoras de TV, bastando que estejam conectadas a uma antena. Outras placas não podem captar imagens de antenas (RF), apenas sinais de vídeo composto vindo de câmeras, VCR, etc. Muitas são capazes de capturar imagem para que seja comprimida e gravada em disco. Normalmente quanto maior o número de funções que uma placa realiza, maior será o seu custo. O usuário deve adquirir o tipo de placa correto para a sua aplicação específica. Por exemplo, quando a única aplicação desejada é assistir TV no PC, é desperdício adquirir uma placa capaz também de capturar imagens, a menos que encontremos um modelo que não seja consideravelmente mais caro pelo fato de ter a função de captura. Muitas placas de vídeo são também SVGA. Uma única placa pode então ser usada para trabalhos com vídeo e para o uso normal do computador. Existem placas de vídeo que não possuem recursos das placas SVGA. Essas Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-9 placas precisam portanto operar em conjunto com a placa SVGA. O que essas placas fazem é sobrepor a imagem que geram com a imagem gerada pela placa gráfica. Ao projetar a placa VGA, a IBM deixou aberta a possibilidade de outras placas terem acesso aos seus recursos através de um conector chamado VGA feature connector. Na figura 6 vemos como é feita a conexão entre as duas placas através deste conector. Figura 32.6 Conexão entre uma placa VGA e uma placa de vídeo. Para poder enviar ao monitor tanto a imagem gerada pela placa VGA como a imagem correspondente ao sinal de vídeo recebido, é usado um modo chamado overlay. Os sinais gerados pela placa VGA são enviados à placa de vídeo ao invés do monitor. Através da ligação pelo VGA feature connector, a placa de vídeo pode sincronizar a sua imagem com a que é gerada pela placa VGA. Desta forma pode sobrepor à imagem VGA, uma janela com a sua própria imagem. A combinação dessas duas imagens é finalmente enviada ao monitor. A figura 7 mostra a operação completa. A imagem de vídeo superposta à imagem VGA é o que chamamos de overlay. Podemos ter um overlay em uma janela, ou então ocupando a tela inteira (full screen). Figura 32.7 Janela de vídeo em overlay. 32-10 Hardware Total Cada vez maior é a tendência em embutir o maior número de funções em uma única placa. Existem vários modelos Super VGA com funções de vídeo embutidas. Por exemplo, as placas ATI All-in-Wonder Pro são aceleradoras gráficas 2D e 3D, fazem captura e sintonização de vídeo e ainda possuem saída de vídeo composto para ligar em aparelhos de TV ou fazer gravação em VCR. Outra placa que possui vários recursos é a PixelView. Com essas placas não precisamos utilizar uma dupla de placa de vídeo e placa gráfica. A seguir passaremos a discutir cada uma das diversas configurações que envolvem vídeo e VGA em um PC, e quais são os equipamentos necessários para utilizá-las. Exibição de imagens digitalizadas no monitor Este é o tipo mais simples de ligação aqui discutido. Qualquer placa gráfica é capaz de executar esta função. A exibição de filmes armazenados em disco é feita sem o uso de placas especiais. Por exemplo, programas de multimídia fornecidos na forma de CD-ROMs normalmente contém diversos filmes e imagens em movimento. O processador é responsável pela leitura dos arquivos que contém esses filmes, decodificá-los para formar cada uma das figuras que compõem a imagem em movimento, e colocar o resultado na memória de vídeo. Para que haja movimento, o programa responsável pela exibição do filme deve ficar dedicado ao preenchimento de vários quadros sucessivos. Esta tarefa requer muito poder de processamento para conseguir formar uma janela de vídeo com 30 quadros por segundo, o que seria considerada uma excelente qualidade de imagem. Para que esta tarefa seja compatível a velocidade dos processadores mais lentos, é usado um número menor de quadros por segundo, como 15 ou 10, e a imagem é exibida em janelas pequenas, como 320x240, 240x180 ou 160x120. Quanto maior o número de quadros por segundo e maior a resolução do filme, mais veloz precisa ser o processador. Imagem do PC exibida em uma TV Esta é uma aplicação ainda considerada simples, apesar de necessitar do uso de um adaptador especial, ou então de placas de vídeo especiais. Trata-se da exibição em uma tela de TV da imagem proveniente da tela do computador. A aplicação típica deste recurso é a apresentação de telas de jogos no televisor. Com uma imagem maior, o jogo fica bem mais interessante. Também é muito comum usar este recurso em treinamento e em apre- Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-11 sentações. Acopla-se na saída da placa VGA um aparelho que converte os sinais VGA para sinais de vídeo composto e para RF. Podemos ainda optar por utilizar uma placa SVGA que já possua saída para TV, em geral na forma de vídeo composto NTSC. Podemos então conectar um televisor. Um exemplo de placa SVGA com saída para TV é a Trident Providia. Placas de playback MPEG MPEG é a abreviatura de “Motion Picture Experts Group”. Trata-se de um método de compressão criado especialmente para armazenamento digital de imagens de vídeo. Utiliza diversas técnicas complexas que resultam em impressionantes taxas de compressão, tais como 50:1. Se não usássemos nenhum tipo de compressão, todo o espaço de armazenamento de um CDROM (650 MB) seria totalmente preenchido com apenas 30 segundos de filme, usando resolução de 640x480 com 16 milhões de cores, e 30 quadros por segundo. Operando com 256 cores e a 15 quadros por segundo, poderíamos armazenar em um CD-ROM cerca de 3 minutos de imagem, o que ainda é muito pouco tempo. Usando técnicas de compressão simples, é possível armazenar cerca de 60 minutos de filme com resolução de 320x240, 256 cores e 15 quadros por segundo. Usando a compressão MPEG, facilmente chegamos ao mesmo tempo de filme, mas usando resolução de 640x480 com 16 milhões de cores e 30 quadros por segundo. Isto é possível pois o método usado pelo padrão MPEG comprime a imagem muito mais que outros métodos. Para exibir a imagem MPEG com máxima qualidade é preciso utilizar uma placa especial chamada MPEG PLAYER (ou uma placa SVGA que possua este recurso), que realiza a descompressão MPEG por hardware. Esta mesma descompressão pode ser também feita por software, mas como exige um grande volume de processamento, tem o resultado prejudicado. Processadores Pentium, mesmo os mais lentos, têm condições de exibir vídeos MPEG usando descompressão por software, com qualidade de imagem satisfatória. Assim como ocorre com qualquer sistema de compressão/descompressão de vídeo, para ter janelas de maior tamanho e com maior número de quadros por segundo é preciso que o processador seja bastante rápido. A exibição de filmes MPEG por software está ilustrada na figura 8. Um software chamado MPEG player faz a leitura do arquivo MPEG gravado em disco, realiza a descompressão e envia a imagem final diretamente para a placa SVGA, sem a necessidade de hardware especial. É claro que desta forma o processador tem muito mais trabalho, e muitas vezes não consegue 32-12 Hardware Total dar conta de todo este processamento, sendo obrigado a reduzir o número de quadros por segundo (frame rate). Figura 32.8 Descompressão MPEG por software. Na exibição de filmes MPEG utilizando uma placa gráfica dotada de decodificador MPEG por hardware, o processador opera em conjunto com o chip gráfico no trabalho de descompressão, mas como a maior parte deste trabalho é feita pelo chip gráfico, a velocidade da operação é bastante elevada, e é possível exibir imagens com alta qualidade. Um exemplo típico desse tipo de placa é a decodificadora que acompanha os kits de DVD. As placas com hardware MPEG podem possuir circuitos de áudio necessários à apresentação dos sons que acompanham a imagem. Sua saída sonora pode ser ligada diretamente a um amplificador, ou caixas de som amplificadoras. Outra forma de reproduzir esses sons é ligar a sua saída na entrada LINE IN da placa de som. Desta forma, utilizando o MIXER da placa de som, podemos selecionar o som vindo do LINE IN, realizando inclusive o seu controle através de software. Imagem de TV na tela do PC Existem placas capazes de serem ligadas a uma antena de TV e apresentarem na tela do monitor SVGA a imagem captada de emissoras de TV. É possível assistir os filmes, novelas, telejornais, desenhos animados, partidas de futebol e tudo o mais que é exibido pelas emissoras de TV, diretamente na tela do PC. Muitas dessas placas são também capazes de sintonizar emissoras de FM. Sua conexão com a placa VGA é em muitos casos feita através do VGA feature connector, e a exibição de imagem é feita através de um overlay que pode ocupar apenas uma janela ou então a tela inteira. Algumas dessas placas possuem ainda os circuitos SVGA. Desta forma, uma única placa realiza ambas as funções. Existem entretanto placas Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-13 que não utilizam esta conexão. Fazem a ligação com a placa de vídeo através do próprio conector VGA, ou então não possuem ligação alguma, e cabe ao processador comandar a tranferência de dados entre as duas placas. Deve ser tomado muito cuidado com a questão do sistema de TV utilizado. No Brasil os sinais de TV são transmitidos no sistema PAL-M, enquanto que a maioria das placas sintonizadoras de TV operam com sinais de RF codificados em NTSC. Não se trata de utilizar um simples transcodificador de PAL-M para NTSC na entrada da placa. A transcodificação não pode ser feita diretamente da antena pois existem sinais de diversas emissoras misturadas. A melhor opção é procurar um tipo de placa que já opere no sistema PAL-M, que deve ser procurada no próprio mercado brasileiro. Placas ATI All-in-Wonder Pro e PixelView, comercializadas no Brasil, são compatíveis com o sistema PAL-M. Placas de captura de vídeo Assim como as placas de som são capazes de digitalizar sons para que sejam armazenados em disco, existem placas capazes de realizar a mesma operação, mas usando imagens. Seus conversores A/D (Analógico-digitais) e D/A (Digital-analógicos) fazem a transformação dos sinais de vídeo em dados digitais, e vice-versa. Normalmente essas placas podem ainda apresentar na tela VGA, através de um overlay, a imagem que estão captando. Possuem ainda circuitos para compressão e descompressão dos arquivos de imagem, uma característica importantíssima para o armazenamento de arquivos de vídeo. Um fator muito importante nas placas de captura de vídeo é a capacidade de digitalizar imagens em resolução de pelo menos 320x240 com 16 milhões de cores (True Color) a 30 fps (frames por segundo). Muitas placas de captura de vídeo não são suficientemente velozes, e só podem digitalizar imagens na resolução de até 320x240, ou então operam em modos com menos cores, ou ainda operam com frame rates mais baixos, como 15 fps. Algumas placas chegam a um meio termo, permitindo 30 fps em resoluções mais baixas, ou resoluções mais altas com frame rates mais baixos. É muito importante também o desempenho do processador e do disco rígido. O processador trabalha em conjunto com a placa de vídeo, e o disco rígido deve permitir a gravação do arquivo digitalizado com a mesma velocidade na qual os quadros são gerados, caso contrário ocorrerá perda de quadro (dropped frames), o que resulta em pequenos saltos periódicos na imagem. Considere uma imagem digitalizada no seguinte formato:  Resolução de 640x480 32-14    Hardware Total 30 fps 16 milhões de cores Compressão de imagem na razão de 10:1 Nessas condições, 1 segundo de imagem ocuparia cerca de 3 MB de espaço em disco, e seria preciso que o disco rígido pudesse receber dados à taxa de 3 MB/s. Como 1 segundo de filme ocuparia 3 MB, um minuto ocuparia 180 MB. Seria preciso um disco de 12 GB para armazenar uma hora de filme. O pior ainda é que esta elevada quantidade de dados inviabiliza o armazenamento em CD-ROM. Nos seus 650 MB, um CD-ROM armazenaria apenas pouco mais de 3 minutos de imagem. No campo profissional, a digitalização de imagens é feita em PCs equipados com discos SCSI de elevadas capacidades. Discos IDE podem ser utilizados para esta função, mas com algumas limitações, principalmente a quantidade de dropped frames. O disco rígido também precisa ter uma elevada taxa de transferência, o que não é problema para os modelos modernos que operam em Ultra DMA, Fast SCSI e superiores. Para aplicações não profissionais, nas quais podemos limitar o tamanho da janela de exibição e o frame rate, discos e processadores mais modestos podem dar conta do trabalho. É possível capturar imagens de 640x480 com 16 milhões de cores a 30 fps utilizando um computador bastante poderoso, mas para que esta imagem seja distribuída na forma de CD-ROM e apresentada em computadores menos poderosos, é necessário utilizar uma compressão de imagem mais eficiente. A compressão MPEG pode ser feita por hardware, utilizando uma placa própria para este fim, ou então por software, usando apensa o processador e um programa apropriado. A compressão por software é muito demorada, mesmo usando processadores velozes. A compressão por hardware é mais rápida, mas necessita de uma placa com esta capacidade, que normalmente é muito cara. Em ambos os casos, o resultado é o mesmo. Os arquivos MPEG obtidos podem ser exibidos em qualquer PC, mesmo nos mais modestos. Melhores resultados são conseguidos com o uso de placas MPEG players. Essas placas recebem os dados provenientes dos arquivos MPEG e fazem sua descompressão. A qualidade de imagem obtida é sensivelmente melhor que com o uso da descompressão MPEG por software. Placas para produção de vídeo Muitas placas de captura são apenas capazes de receber a imagem, normalmente na forma de vídeo composto, e colocá-la na tela do Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-15 computador através de um overlay, digitalizá-la e gravá-la em disco, e até apresentar na tela do monitor SVGA as imagens provenientes de arquivos. Entretanto existem situações em que o objetivo não é a exibição da imagem no computador, mas sim em um televisor, a partir de uma fita usada em um aparelho de videocassete comum. A princípio isso pode parecer desnecessário. Se a imagem estava fora do computador, originária de câmeras, VCR ou emissoras de TV, e se agora queremos novamente colocála em uma fita de videocassete, afinal de contas para que o computador entrou nessa estória? E para que essas placas caríssimas? É importante entender o papel do computador na produção de vídeo. O processo tradicional de produção de vídeo envolve a reunião de vários trechos de filme, o adicionamento de trilha musical e efeitos sonoros, a aplicação de efeitos especiais na imagem, o adicionamento de caracteres e vinhetas. Existem programas capazes de realizar todas essas operações (Ex: Adobe Premiere e Ulead Video Studio), e o resultado final pode ser transferido para uma fita de vídeo. Apesar de ser caríssimo um computador com capacidade de realizar essas operações com qualidade profissional, ainda assim é muito mais barato que os equipamentos tradicionalmente usados para executar essas tarefas (chamadas de ilhas de edição). E já que a imagem a ser gravada é proveniente do computador, podem ser também gravadas em fita imagens sintéticas criadas com o uso de programas de animação. É possível por exemplo produzir vinhetas totalmente computadorizadas para serem usadas em anúncios a serem apresentados em telas de TV. Note que as mais modernas e sofisticadas ilhas de edição são atualmente computadorizadas. Para que seja possível gravar em fita a imagem proveniente do computador é preciso utilizar uma placa que possua uma saída em vídeo composto. Nem todas as placas possuem esta saída. Existem placas que fazem a captura de vídeo mas não possuem a saída. Placas que fazem captura e ainda tem a saída são normalmente mais elaboradas e também mais caras. Interpolação e resolução Como vimos, é muito comum o armazenamento de vídeo digital em resoluções baixas, como 320x240, 240x160 e até 160x120. As imagens ficam muito pequenas, principalmente quando a placa SVGA opera com resoluções altas. Quando a placa SVGA opera com 640x480, uma imagem de 320x240 ocupa a metade da largura da tela, mas quando a placa SVGA opera com 1024x768, a imagem de 320x240 tem uma largura igual a pouco mais de 30% da largura da tela. Os programas usados para exibir essas imagens normalmente possuem uma opção para expandir a imagem, 32-16 Hardware Total fazendo com que ocupe a tela inteira. Infelizmente esta expansão tem duas grandes desvantagens. A primeira é que é feita através da simples repetição de pixels, o que faz com que seja notado claramente que a imagem é uma série de quadrados. A outra desvantagem é que como o processador precisa perder tempo realizando esta expansão, é muito difícil manter um frame rate alto. Quanto mais uma janela de vídeo é ampliada, mais trabalho terá o processador, e desta forma pode não ser possível manter um frame rate satisfatório. Para resolver esses dois problemas, muitas placas têm a capacidade de realizar a expansão de imagens por hardware. Ao invés do processador enviar a imagem diretamente para a placa SVGA, envia-a para o chip descompressor, que realiza a expansão e apresenta a imagem em um overlay, podendo inclusive ocupar a tela inteira. Desta forma o processador não perde tempo fazendo a expansão, possibilitando assim manter um frame rate alto. Outra vantagem é que esta expansão não é feita simplesmente pela repetição de pixels adjacentes, e sim através de uma interpolação linear. A imagem fica maior, mas sem a desagradável sensação de baixa resolução causada pela repetição de pixels. Muitas placas possuem esta característica, chamada de scalling. Instalação de hardware As placas de captura de vídeo sempre foram difíceis de instalar, pois necessitam utilizar muitos recursos de hardware. Nas placas mais antigas, não-PnP, o usuário precisava indicar através de jumpers o endereço de E/S, a linha de IRQ e o canal de DMA a ser utilizado. Era bastante comum a ocorrência de conflitos de hardware com outros dispositivos. Graças à adoção do padrão Plug and Play a instalação das placas de captura tornou-se bem mais fácil. O Windows detecta os recursos de hardware necessários à placa, descobre quais são os recursos livres e atribui à placa os recursos necessários. Certas placas de vídeo utilizam uma área de RAM entre os segmentos C000 e EFFF chamada de FRAME BUFFER. Trata-se de uma janela através da qual o processador pode acessar a memória que contém a imagem digitalizada. Como essa memória normalmente só é ativada durante o uso da placa e não na ocasião do BOOT, os gerenciadores de memória podem utilizar a faixa de endereços a ela destinada, para criação de UMBs (Upper Memory Blocks), o que causará um conflito de endereços de memória. Para evitar este problema temos que usar a opção exclude na ativação do gerenciador de memória. Por exemplo, para permitir o uso de uma RAM pela placa de vídeo entre os endereços D000 e D7FF, temos que reservar Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-17 esta região na linha de comando do EMM386, adicionado o parâmetro “X=D000-D7FF”. Também é preciso colocar no arquivo SYSTEM.INI, localizado no diretório \WINDOWS, logo após a linha [386Enh], o comando EMMEXCLUDE=D000-D7FF. Essas alterações devem ser confirmadas no manual da placa que está sendo instalada. Um outro problema comum é a incompatibilidade com os modos gráficos SVGA. Quando uma placa de captura opera em conjunto com uma placa SVGA, muitas vezes as janelas de overlay não apresentam imagem alguma além de uma área vazia preenchida com a cor magenta. Para resolver este problema temos que programar a placa SVGA para operar no modo VGA com resolução de 640x480 com 16 cores. Uma forma de evitar esses problemas de compatibilidade é usar placas que integram as funções SVGA com as funções relacionadas a vídeo. Assistindo TV no PC Existem placas de vídeo especiais capazes de serem acopladas a uma antena de TV e exibirem no monitor sinais de imagem provenientes de emissoras de TV. Algumas dessas placas funcionam também como sintonizadoras de estações de rádio FM. Sua conexão ao PC é muito semelhante à de uma placa de captura, e pode ser vista na figura 9. A placa recebe os sinais de RF da antena e através de circuitos sintonizadores comandados por um software apropriado, seleciona o canal de TV ou a emissora de rádio FM escolhidos pelo usuário. A imagem é apresentada no monitor SVGA em tela cheia ou em uma janela de overlay. O som captado pela placa pode ser reproduzido através de caixas de som, ou então pode ser enviado à placa de som. Figura 32.9 Conexões de uma placa sintonizadora de rádio e TV. O grande problema que ocorre com essas placas é que normalmente operam com o sistema NTSC, ou então com o sistema PAL usado na Europa, ao 32-18 Hardware Total invés do PAL-M, que é usado pela TV brasileira. Devemos entretanto procurar no mercado nacional, placas compatíveis com o sistema PAL-M. Ao usar uma placa sintonizadora que opere em NTSC, não adianta transcodificar o sinal vindo da antena pois este sinal é na verdade uma mistura de sinais de diversas emissoras. Para transcodificar de PAL-M para NTSC é preciso primeiro fazer a sintonização da freqüência desejada. Os transcodificadores para serem conectados à saída de RF de aparelhos de videocassete operam desta forma, já que o videocassete apresenta na sua saída de RF a freqüência correspondente ao canal 3 ou 4. Mesmo quando a placa de captura de vídeo não tem sintonizador, ainda assim podemos assistir TV no PC, com a ajuda de um VCR. Basta fazer as ligações mostradas na figura 10. Este método também pode ser usado quando a placa de captura não opera em PAL-M. Figura 32.10 Sintonizando TV com a ajuda do videocassete. Analisemos então a figura 10 começando pelo VCR. Sua entrada de RF deve ser conectada à antena caso desejemos receber imagens de TV. Da mesma forma sua saída de RF pode ser ligada a um aparelho de TV, caso desejemos usar o videocassete para uso normal (assistir TV e filmes). Isto significa que em uso doméstico podemos aproveitar o videocassete já existente que poderá ser utilizado tanto para uso normal como para geração de imagens para o computador. As conexões do videocassete para o computador são feitas pelas saídas AUDIO OUT (para som) e VIDEO OUT (para vídeo composto). A saída AUDIO OUT deve ser conectada à entrada LINE IN da placa de som. A saída de vídeo composto do videocassete passa por um transcoder externo que converte os sinais de vídeo provenientes do videocassete de PAL-M para Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-19 NTSC. Lojas de material para rádio e TV normalmente oferecem este aparelho. A saída NTSC do transcoder é conectada à entrada de vídeo composto da placa de captura. Agora usamos o videocassete para sintonizar o canal desejado. A imagem e o som do canal selecionado são apresentadas nas saídas AUDIO OUT e VIDEO OUT, que são portanto captados e exibidos pelo computador. Este método pode parecer um pouco complicado quando o objetivo principal é apenas assistir TV. Deve ser encarado entretanto como um recurso adicional que pode ser usado por placas de captura de vídeo. Quando o objetivo principal é capturar vídeos, o VCR e a transcoder já estarão instalados. O único trabalho que o usuário precisará ter é ligar uma antena ao VCR, e poderá assim assistir TV na tela do PC, mesmo quando a placa de captura não é sintonizadora. Quando a placa de vídeo já possui sintonização de canais, não precisamos utilizar a sintonização pelo VCR. Basta conectar a placa na antena e utilizar o software que a acompanha para selecionar o canal desejado. A figura 11 mostra o ATI Player, o software de sintonização que acompanha a placa ATI All-in-Wonder Pro. Este programa possui diversas funções. É usado para capturar vídeo de várias fontes, exibir arquivos de vídeo já digitalizados, tocar CDs de áudio e de vídeo, e ainda sintonizar canais de TV. Figura 32.11 Assistindo TV com uma placa ATI All-in-Wonder Pro. Drivers de captura e CODECs Uma vez que o Windows possua instalado um driver de captura de vídeo (que é adicionado ao sistema durante a instalação da placa de captura), todos os programas editores de vídeo poderão comandar capturas pela 32-20 Hardware Total placa. É um sistema muito parecido com o TWAIN, usado por scanners e câmeras digitais. Quando esses dispositivos são instalados, é ativado também um driver TWAIN correspondente. Desta forma qualquer programa gráfico pode obter imagens do scanner ou câmera digital, através do driver TWAIN. Analogamente, qualquer programa para edição de vídeo pode obter vídeos digitalizados a partir de uma placa de captura de vídeo instalada. O driver de captura é relacionado na lista de dispositivos de multimídia, obtida pelo comando Multimídia no Painel de Controle. Usamos este comando e selecionamos a guia Dispositivos. Será apresentado um quadro como o da figura 12, onde constam todos os drivers de multimídia instalados. Aplicamos um clique duplo sobre o item Dispositivos de captura de vídeo para ver o driver que foi instalado juntamente com a placa de captura. Figura 32.12 O driver de captura de vídeo é apresentado no Painel de Controle e está acessível para qualquer programa de edição de vídeo. Neste mesmo quadro temos acesso aos codecs para compactação de vídeo (figura 13). Um codec (codificador/decodificador) é um driver que realiza a compressão e/ou a descompressão de arquivos de vídeo, usando um determinado padrão. Alguns codecs são 100% software, ou seja, são totalmente executados pelo processador da placa de CPU. Outros codecs utilizam recursos de compressão e descompressão de vídeo por hardware, oferecidos pela placa digitalizadora. Muitos desses codecs são nativos do Windows. Quando uma placa de captura e/ou playback de vídeo é instalada, são instalados também os codecs Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-21 que utilizam seus chips de compressão e descompressão de imagem. Na figura 13, os dois primeiros codecs acompanham a placa ATI All-in-Wonder Pro. Os restantes são nativos do Windows. Figura 32.13 Codecs instalados. Cada codec possui características próprias como qualidade de imagem e nível de compressão. A princípio bastaria ter apenas um único codec instalado que resultasse em boa qualidade de imagem e bom nível de compressão, como o Intel Indeo 5. Entretanto, nos diversos CDs de multimídia produzidos nos últimos anos, encontramos arquivos de vídeo codificados através de vários codecs. Como vários codecs estão presentes no Windows, podemos exibir arquivos de vídeo codificados por todos esses métodos. Edição de vídeo As placas capazes de realizar captura de vídeo são acompanhadas de programas que permitem fazer a edição dos arquivos de vídeo digitalizado. Alguns desses programas são bastante simples, possuindo apenas algumas funções básicas. Outros são mais sofisticados para uso profissional, como o Ulead Video Studio e o Adobe Premiere. Nesta seção mostraremos como editar vídeo usando o Adobe Premiere. 32-22 Hardware Total Usuários de qualquer placa de captura de vídeo podem adquirir um editor de vídeo separadamente, já que os drivers dessas placas as deixam disponíveis para qualquer programa de edição de vídeo. O Adobe Premiere é um software considerado caro, mas existem alternativas mais econômicas, como o Ulead Video Studio. Ambos os fabricantes disponibilizam na Internet (http://www.adobe.com e http://www.ulead.com) versões DEMO dos seus programas. Apesar das suas limitações, essas versões de demonstração permitem avaliar bem os programas. A figura 14 mostra o programa Adobe Premiere em funcionamento. Existem várias janelas para visualização dos clips de áudio e vídeo utilizados. A janela mais importante é a Timeline (linha de tempo), na qual são feitas as aplicações dos arquivos de som e vídeo, onde são adicionadas transições (a forma como uma imagem de vídeo some para dar lugar a outra) e as operações como corte, movimentação e inserção de trechos de vídeo e áudio. *** 100% *** Figura 32.14 Adobe Premiere. A edição de vídeo consiste em abrir arquivos de vídeo e áudio, a partir de arquivos já existentes ou então usando comandos de captura para inserir diretamente no projeto o vídeo ou áudio capturado. Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-23 Comandando uma captura Podemos realizar capturas de vídeo e de áudio. Para capturar áudio, usamos o comando File / Capture / Audio Capture. Será apresentada uma janela na qual devemos indicar o nome do aplicativo a ser usado na captura (por exemplo, o programa SNDREC32.EXE, o gravador de som do Windows. O aplicativo para gravação de som será usado, e ao terminarmos, salvamos o resultado em um arquivo WAV que poderá ser usado pelo Adobe Premiere. Mais importante ainda é o comando de captura de vídeo (File / Capture / Video Capture). Este comando usará o driver de captura que foi instalado juntamente com a placa de captura de vídeo. Antes de comandar uma captura devemos configurar as opções de captura. Para isto usamos o comando Project / Settings / Capture. Será mostrado o quadro da figura 15. Note que podemos indicar o formato a ser usado pela parte de áudio do arquivo de vídeo (que na verdade tem vídeo e áudio) a ser capturado. Figura 32.15 Opções de captura. Usando no quadro da figura 15 o botão VFW Settings, (VFW=Video for Windows) temos acesso ao quadro da figura 16. Neste poderemos comandar opções relacionadas com o driver de captura. Note que essas opções já não dizem respeito ao Adobe Premiere, e sim à placa de captura de vídeo. Qualquer programa para edição de vídeo terá controle sobre essas opções. 32-24 Hardware Total Figura 32.16 Quadro para definir as opções de captura. O botão Video Format dá acesso ao quadro da figura 17. Podemos escolher o formato do vídeo (no nosso exemplo escolhemos MPEG Puro) e a resolução da janela (usamos no exemplo 320x240). *** 35% *** Figura 32.17 Definindo o formato para a captura de vídeo. O botão Video Input dá acesso ao quadro da figura 18. Todos esses comandos são relacionados com a placa de captura de vídeo. Podemos escolher por exemplo o conector da placa pelo qual entrará o sinal de vídeo. A placa ATI All-in-Wonder Pro, usada no nosso exemplo, possui três entradas: vídeo composto (conector RCA), Cabo (para conexão com antena, por exemplo) e S-Vídeo. Podemos indicar o padrão usado, como NTSC, PAL, etc. No caso da conexão por cabo, podemos indicar o canal a ser sintonizado. Podemos ainda fazer ajustes na imagem, como brilho, contraste, Cor e Matiz. Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-25 Figura 32.18 Comandando o driver de vídeo. Temos ainda um botão que comanda a compressão de vídeo. Em geral a captura é feita sem compressão, ou utilizando o compressor de hardware disponível na placa de captura (figura 19). O Windows pode ter instalados vários CODECs para compressão de imagem, mas a maioria deles não é usado durante a captura, pois requerem muito processamento, o que tornaria a captura problemática, perdendo muitos quadros. Devemos fazer a captura usando o esquema de compressão mais simples e rápido, e só quando usarmos o comando File Save do editor indicamos o método de compressão definitivo. *** 35% *** Figura 32.19 Indicando o esquema de compressão de vídeo a ser usado durante a captura. Editando o vídeo A maior parte do trabalho de edição de vídeo é feito através da janela Timeline (figura 20). Temos diversas trilhas de vídeo e áudio, e podemos usar comandos para cortar, colar, inserir e remover trechos desses arquivos. Aqui podemos também adicionar transições entre as diversas fontes de vídeo. 32-26 Hardware Total *** 100% *** Figura 32.20 Janela Timeline do Adobe Premiere O comando Window / Timeline Window Options controla o modo como as trilhas de áudio e vídeo serão mostradas na janela Timeline (figura 21). Podemos escolher entre outros itens, o tamanho dos ícones que representarão as trilhas de vídeo. Podemos indicar também como as trilhas de vídeo serão mostradas. Por exemplo, podemos representar as trilhas de vídeo por uma sucessão de quadros, ou então representando apenas o primeiro e o último quadro, com o nome do arquivo entre eles, ou simplesmente indicar o nome do arquivo. A opção Show Audio Waveforms fará com que as trilhas de áudio sejam representadas pelas suas formas de onda, o que é útil para visualizar com mais facilidade trechos de volume alto e de silêncio dentro da trilha sonora. Figura 32.21 Configurando o Timeline. A edição de vídeo envolverá comandos como: Capítulo 32 – Digitalização de vídeo       32-27 Inserir arquivos de vídeo (AVI) Inserir arquivos de áudio (WAV) Cortar esses arquivos em várias partes Mover trechos das trilhas de áudio e vídeo Remover trechos das trilhas Aplicar transições entre trilhas diferentes Terminada a edição, podemos salvar o arquivo resultante no formato AVI, usando um esquema de compressão de vídeo desejado. O mais interessante é que podemos salvar o projeto. Um projeto consiste no grupo de arquivos de áudio e vídeo usados na edição, bem como os cortes e movimentações feitos pelo usuário. Podemos desta forma abrir novamente o projeto e fazer novas alterações. Salvando o vídeo usando um CODEC O comando File / Export / Print to video é usado para visualizar na tela ou em um monitor acoplado à placa de digitalização, o filme resultante da edição, porém sem gravar o resultado em arquivo. Desta forma podemos, por exemplo, gravar uma fita com o vídeo editado. Se quisermos gravar o resultado em um arquivo (em geral AVI), usamos o comando File / Export / Movie. Note que antes de usar este comando precisamos configurar as opções para o formato do arquivo resultante. Isto é feito pelo comando Project / Settings / Video (figura 22). Figura 32.22 Opções para o arquivo de vídeo gerado pelo Adobe Premiere. Neste quadro escolhemos o codec de vídeo a ser usado no arquivo resultante da edição (aqui podemos usar qualquer um dos vários codecs instalados no Windows), o tamanho da janela (640x480, 320x240, além de outros) e o número de quadros por segundo (frame rate). Para cada um dos vários codecs podemos configurar suas opções. Essas opções variam de um codec para outro. Para alguns, não existem opções, e o botão Configure fica 32-28 Hardware Total apagado. Para outros é possível regular, por exemplo, o fator de qualidade, como é o caso do Microsoft Video 1 Compressor (figura 23). Figura 32.23 Configurando um codec. O arquivo de vídeo salvo ao término da edição poderá ser posteriormente visualizado no mesmo computador, ou então em outros computadores, desde que possuam o codec apropriado. Por isto, vídeos que precisam ser exibidos no maior número possível de computadores precisam utilizar preferencialmente um dos codecs nativos do Windows. Exemplo: placa ATI All-in-Wonder Pro Esta é uma excelente (apesar de cara) placa sintonizadora de TV com várias outras funções (figura 24). Pode ser encontrada com facilidade no mercado brasileiro. Trata-se de uma placa SVGA com várias entradas e saídas de vídeo. Figura 32.24 Placa ATI All-in-Wonder Pro e suas conexões. São as seguintes as funções da placa:    SVGA com aceleração gráfica 2D e 3D Sintonizadora de canais de TV, diretamente da antena Captura de vídeo, proveniente de entradas de vídeo composto, SVídeo e TV Capítulo 32 – Digitalização de vídeo  32-29 Saída de vídeo composto, para gravação em VCR ou exibição em TV A figura 24 mostra que na parte traseira desta placa existem diversas conexões. São elas:     Entradas de áudio e vídeo Entrada para antena Saídas de áudio e vídeo Saída para o monitor A figura 25 mostra a utilização das entradas de áudio e vídeo da placa. Nessas entradas podemos ligar um VCR, uma câmera ou um Video Laser Disc. Dois conectores RCA são usados para os canais de áudio (estéreo). Um outro conector RCA é usado para o sinal de vídeo composto. Existe ainda uma segunda entrada de vídeo, padrão S-Video, e deve ser usada preferencialmente caso o aparelho gerador de vídeo a possua, já que a imagem gerada é de melhor qualidade. Figura 32.25 Entradas de áudio e vídeo. Para possibilitar todas essas conexões, esta placa é acompanhada de cabos apropriados. Uma extremidade é conectada à entrada A/V IN da placa, e nas outras extremidades temos as entradas de áudio e vídeo independentes (figura 26). 32-30 Hardware Total Figura 32.26 Extensões de conectores para entrada e saída de áudio e vídeo. Na figura 27 vemos o uso das saídas de áudio e vídeo. Podemos enviar o sinal de vídeo para uma TV ou para um VCR, para que seja gravado. Os sinais de som também podem ser enviados para esses aparelhos, ou então para a entrada LINE IN da placa de som. Também para este tipo de conexão é fornecido um cabo auxiliar como o que vemos na figura 26. Figura 32.27 Saídas de áudio e vídeo. Todos os recursos de vídeo da placa são acessados através do programa ATI Player (figura 28). Na parte superior do “aparelho de TV” representado por este programa existem botões para selecionar o seu modo de operação. Na figura 28 está ativo o modo sintonizador de TV. Observe na parte inferior da Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-31 figura que existem botões para selecionamento de canais, controle de volume, tecla SAP, controles de tamanho e diversos outros. Figura 32.28 O programa ATI Player no modo Sintonizador de TV. Para usar a capatura de vídeo, é preciso selecionar a entrada de vídeo a ser usada e pressionar o botão REC. Terminada a captura podemos salvar o arquivo AVI em um dos vários formatos disponíveis. Ao salvar o vídeo capturado é apresentado o quadro da figura 21.29. Com o uso do botão Opções podemos escolher o codec a ser usado na compactação do arquivo resultante (figura 21.31). Temos também uma pequena “tela” para visualizar o vídeo capturado. Figura 32.29 Quadro para salvar vídeo capturado. Figura 32.30 Escolhendo o Codec para salvar o arquivo. 32-32 Hardware Total Na parte inferior direita da janela do ATI Player temos um botão que dá acesso ao quadro de configurações da figura 31. Existem diversas guias, das quais a figura mostra a relacionada com o sintonizador de TV. Podemos comandar uma busca automática de canais, dar nomes às emissoras, marcar os canais a serem ativados e desativados, e o mais importante: indicar a opção Antena Brasil, que possibilita a recepção a cores no sistema PAL-M. Figura 32.31 Configurando o sintonizador de TV. Neste mesmo quadro de configurações temos outras guias, como a Vídeo (figura 32). Aqui podemos selecionar qual das diversas entradas de vídeo será usada para efeito de digitalização de imagem. Podemos escolher entre Cabo (antena), Composto (vídeo composto, no conector RCA) ou S-Video. Podemos também regular as características da imagem: cor, matiz, brilho e contraste. Figura 32.32 Configurando a entrada de vídeo. Como já abordamos, um dos recursos da placa ATI All-in-Wonder Pro é a saída para TV, podendo ser na forma de vídeo composto ou S-Vídeo. Para fazer a seleção selecionamos a guia Configurações do quadro de Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-33 propriedades de vídeo e usamos o botão Avançadas. No quadro apresentado, selecionamos a guia ATI Displays (figura 33). Podemos agora selecionar o monitor SVGA ou o aparelho de TV. Figura 32.33 Indicando o dispositivo para saída de vídeo. Exemplo: Placa Pinnacle DC10 Finalmente a produção de vídeo digital está chegando ao alcance do grande público, através de placas como a DC10, produzida pela Pinnacle Systems e encontrada no mercado nacional. Com esta placa podemos capturar vídeo proveniente de uma câmera ou videocassete. Através de programas editores de vídeo, podemos realizar alterações nesses arquivos, aplicar textos e transições entre as cenas, recortar e colar, adicionar trilha sonora, e ao terminar, gerar um arquivo AVI final com aparência profissional. O resultado pode ainda ser gravado em uma fita de vídeo, caso a placa de captura tenha saídas de vídeo, como é o caso da DC10. Um dos primeiros pontos que deve ser conhecido pelo usuário iniciante nesta área é que existem vários sistemas de vídeo, como o NTSC (usado nos Estados Unidos), o PAL (usado em vários países da Europa) e o SECAM (usado na França). O sistema usado no Brasil é uma variação do sistema PAL, chamado PAL-M. Todas as placas de captura de vídeo funcionam no sistema americano NTSC. A maioria dessas placas operam também no sistema PAL, mas tome muito cuidado: O sistema PAL não é igual ao PALM usado no Brasil. As imagens ficarão em preto e branco ou fora de sincronismo quando a placa e o sistema de vídeo (por exemplo, as imagens 32-34 Hardware Total geradas por um VCR) são diferentes. São pouquíssimas as placas de captura que são realmente compatíveis com o PAL-M. Infelizmente a DC10 não traz compatibilidade com o nosso sistema, portanto somos obrigados a operar com o sistema NTSC. Para capturar imagens de uma câmera ou VCR, é preciso que estes ofereçam a opção de saída em NTSC. Uma outra opção é ligar entre a fonte do sinal de vídeo e a placa digitalizadora, um transcodificador de PAL-M para NTSC, aparelho de baixo custo e encontrado com facilidade nas lojas de produtos eletrônicos. A placa DC10 apresenta problemas de incompatibilidade com certas placas de vídeo. Segundo seu manual, ela pode ser usada em PCs equipados com placas de vídeo ATI Mach64, Rage, Rage Pro, Rage 128, Cirrus Logic 5446, ET6000, Intel i740, Matrox Millenium, Mystique, G200 e G400, nVidia Riva 128, TNT e TNT2, S3 Trio 64V+, Virge e Savage, 3DFx Voodoo 3 e Voodoo Banshee. Nos nossos testes utilizamos um PC equipado com placa de vídeo com o chip nVidia TNT2 e outro com o vídeo onboard do chipset Intel i815, ambos apresentando excelentes resultados. A placa possui duas entradas e duas saídas de vídeo, ambas em vídeo composto (conector RCA) e S-Video. A instalação da placa é extremamente simples. Basta conectá-la em um slot PCI livre. Não é preciso realizar conexão interna com a placa de vídeo, o que é exigido por várias placas digitalizadoras. Ao ser ligado o computador, o Windows detecta a placa como um “PCI Multimedia Vídeo Device”. Basta colocar o CD-ROM para que os drivers sejam lidos, e depois reiniciar o computador. A seguir instalamos o software existente neste CD, o Studio DC10 Plus, usado para fazer captura, edição e produção de vídeo. A placa é também compatível com o Windows Movie Maker, que acompanha o Windows ME. *** 75% *** Figura 32.34 Capturando vídeo com a DC10. Capítulo 32 – Digitalização de vídeo 32-35 É bom lembrar que a qualidade das imagens geradas será diretamente proporcional ao desempenho do computador. Em PCs com processadores lentos e disco rígido de baixo desempenho, será preciso operar com vídeos de baixa resolução e baixa taxa de quadros (frame rate), o que prejudica a continuidade de movimentos. Processadores mais velozes (Pentium III/500 e superiores), com discos rígidos Ultra DMA/33 e alguns Gigabytes livres permitirão operar com maior resolução e maior frame rate. É altamente recomendável que o PC também tenha um gravador de CDs, pois os arquivos resultantes são bastante grandes. Maiores informações podem ser obtidas no site do fabricante, em www.pinnaclesys.com. MPEG playback por software O Windows a partir da versão 98 possui um codec nativo para vídeos MPEG. Isto significa que é possível visualizar vídeos MPEG (extensão MPG) sob o Windows 98 e superiores, com qualquer placa de vídeo. Infelizmente os usuários do Windows 95 não contam com esta facilidade. Para visualizar vídeos MPEG precisam instalar um MPEG player. Um bom programa visualizador de vídeos no formato MPEG é o Xing MPEG Player, que pode ser obtido em http://www.xingtech.com. Observe entretanto que muitas placas de vídeo são acompanhadas deste software. É o caso das placas que possuem hardware para exibição de vídeo. Mesmo placas que não possuem este recurso são fornecidas com software para visualização MPEG. Algum colega seu pode possuir este software (ou equivalente) entre os discos que acompanham a placa de vídeo. ///////// FIM ///////////// Capítulo 33 Redes Mostraremos neste capítulo como fazer a instalação de uma rede de PCs. Abordaremos as etapas de hardware, que são universais para qualquer tipo de rede. Veremos também como utilizar a Rede Microsoft que faz parte do Windows. Finalmente veremos métodos alternativos para conexão. A Rede Dial-Up permite que um PC tenha acesso a outro PC e à sua rede através de uma conexão com via modem. A conexão direta via cabo é uma forma simples de ligar dois PCs sem a necessidade de uso de placas de rede. Em locais onde existem diversos PCs, é muito vantajoso que estejam conectados entre si através de uma rede. O Windows possui todo o software necessário para estabelecer esta conexão, formando a chamada Rede Microsoft. Além de possuir esta rede nativa, o Windows pode operar em outros tipos de rede, como por exemplo, a Novell Netware. Neste capítulo abordaremos vários recursos de rede presentes no Windows, incluindo a instalação e utilização de:    Rede Microsoft Rede Dial-Up Conexão Direta Via Cabo Várias são as aplicações às quais temos acesso em uma rede. Todas elas são baseadas em acessar, a partir de um computador, os recursos existentes em outros computadores. Esses recursos podem ser, por exemplo:    Drives e pastas Impressoras Serviços de Fax 33-2 Hardware Total Além disso, podemos usar a rede para transmitir e receber mensagens em tempo real, ou seja, uma comunicação direta escrita. O que um usuário digita é mostrado na tela do outro usuário, e vice-versa. Entretanto, o serviço mais usado na comunicação entre usuários é o correio eletrônico. Placas, cabos e hubs A maioria das redes de microcomputadores utilizam cabos e placas tipo Ethernet. Podemos encontrar três tipos de cabos Ethernet: Coaxial fino (Thin Ethernet) Coaxial grosso (Thick Ethernet) Par trançado (Twisted Pair) Antes de adquirir uma placa de rede, é importante saber o tipo de cabo à qual pode ser conectada. Para instalar um PC em uma rede já implementada, devemos obedecer ao tipo de cabo já em uso na rede. Ao implementar uma rede de grande porte, várias considerações devem ser tomadas para decidir qual é o tipo de cabo mais indicado. Considerações estas requerem conhecimentos específicos de profissionais que operam com implantação de redes, uma especialidade que está além dos objetivos deste livro. Entretanto, nada impede que usuários, mesmo que não sejam especialistas em rede, possam instalar pequenas redes usando os conhecimentos aqui apresentados. Conectores Os conectores existentes nas placas de rede, usados com cada um desses tipos de cabos são chamados de: BNC AUI RJ-45 - Para Thin Ethernet - Para Thick Ethernet - Para Twisted Pair Existem certos modelos de placas que possuem apenas um desses conectores, outros possuem dois deles, e alguns possuem os três tipos. A figura 1 mostra uma placa de rede equipada com um conector RJ-45 e a figura 2, outra equipada com um conector BNC. Capítulo 33 - Redes 33-3 Figura 33.1 Placa de rede com conector RJ-45. Figura 33.2 Placa de rede equipada com conector BNC. Cabo coaxial A figura 3 mostra dois componentes utilizado nas conexões que utilizam cabos Thin Ethernet. Os conectores ”T” são acoplados ao conector BNC da placa de rede, e nele são conectados os cabos que ligam o PC aos seus vizinhos. O terminador deve ser ligado no último conector “T” da cadeia. Figura 33.3 Terminador e conector “T”. 33-4 Hardware Total A figura 4 mostra o detalhe da ligação de um cabo Thin Ethernet no conector BNC de uma placa de rede, através do conector “T”. Figura 33.4 Detalhe da ligação do cabo Thin Ethernet usando o conector T BNC. O cabo Thin Ethernet deve formar uma linha que vai do primeiro ao último PC da rede, sem formar desvios. Não é possível portanto formar configurações nas quais o cabo forma um “Y”, ou que usem qualquer tipo de derivação. Todas as ligações devem ter o aspecto da figura 4. Apenas o primeiro e o último PCs do cabo devem utilizar o terminador BNC. A figura 5 mostra o esquema de ligações de 3 PCs em uma pequena rede, usando cabos Thin Ethernet. Esses PCs são ligados por duas seções de cabos. Em cada um deles, são usados conectores “T” para permitir as conexões nas placas. O PC #2 liga-se aos outros dois através de duas seções de cabo Ethernet. Os PCs numerados como #1 e #3, localizados nas extremidades, possuem terminadores BNC. Figura 33.5 Esquema de ligações de 3 PCs em uma rede usando cabos Thin Ethernet. Redes formadas por cabos Thin Ethernet são de implementação um pouco complicada. É preciso adquirir cabos com medidas de acordo com a localização física dos PCs. Se um dos PCs for reinstalado em outro local é preciso utilizar novos cabos, de acordo com as novas distâncias entre os PCs. Pode ser preciso alterar duas ou mais seções de cabo de acordo com a nova localização dos computadores. Além disso, os cabos coaxiais são mais caros que os do tipo par trançado. Apesar dessas desvantagens, os cabos Thin Ethernet apresentam um atrativo. Não necessitam do uso de hubs, Capítulo 33 - Redes 33-5 equipamentos que são necessários quando conectamos três ou mais computadores através de par trançado. Mesmo com a vantatem de dispensar hubs, o cabo coaxial caiu em desuso devido às suas desvantagens: custo elevado, instalação mais difícil e mais fragilidade. Se algum distraído retirar o terminador do cabo, toda a rede sai do ar. Par trançado O par trançado é um meio físico muito utilizado em redes, apesar do custo adicional decorrente da utilização de hubs. O custo do cabo é mais baixo, e a instalação é mais simples. Basta ligar cada um dos computadores ao hub. Cada computador utiliza um cabo com conectores RJ-45 em suas extremidades. As conexões são simples porque são independentes. Para adicionar um novo computador à rede, basta fazer a sua ligação ao hub, sem a necessidade de remanejar cabos de outros computadores. Figura 33.6 Conectores RJ-45. A figura 6 mostra um conector RJ-45 na extremidade de um cabo de par trançado. Devemos comprar o cabo, os conectores e utilizar um alicate especial para fixar os conectores na extremidade do cabo. Cada seção de cabo pode ser construída sob medida. A figura 7 mostra em detalhes os conectores RJ-45, bem como a numeração dos seus contatos. 33-6 Hardware Total Figura 33.7 Conectores RJ-45. Figura 33.8 Testadores de cabos. Para quem faz instalações de redes com freqüência, é conveniente adquirir testadores de cabos, como os que vemos na figura 8. Lojas especializadas em equipamentos para redes fornecem cabos, conectores, o alicate e os testadores de cabos, além de vários outros equipamentos. Capítulo 33 - Redes 33-7 Figura 33.9 Um hub. A figura 9 mostra um hub, equipamento usado para ligar os computadores em redes que utilizam par trançado. Existem hubs padrão Ethernet (10 Mbits/s) e Fast Ethernet (100 Mbits/s). Existem ainda os modelos duais, que permitem conexões com velocidades diferentes na mesma rede (10 Mbits/s e 100 Mbits/s). Podemos encontrar hubs com conexões para 4, 6, 8, 12, 16, 24 ou 32 computadores. Figura 33.10 Detalhe da conexão dos cabos no hub. Se você precisa implementar uma rede em que alguns computadores utilizam placas de 10 Mbits/s e outros utilizam placas de 100 Mbits/s, tome cuidado com o tipo de hub que vai adquirir. Existem modelos mais simples que, ao detectarem que existe pelo menos uma placa operando a 10 Mbits/s, obrigam todas as placas de 100 Mbits/s a reduzirem sua velocidade para 10 Mbits/s. Existem modelos de melhor qualidade que dividem as conexões em dois barramentos, um para cada velocidade. Desta forma, dois computadores equipados com placas de 100 Mbits/s poderão trocar dados nesta velocidade. Apenas quando um dos computadores envolvidos na comunicação utiliza placa de 10 Mbits/s esta velocidade será utilizada. 33-8 Hardware Total Fixando o conector RJ-45 no cabo A fixação do conector RJ-45 no seu cabo é feita com o auxílio de alicate apropriado, encontrado à venda nas lojas especializadas em materiais para rede. O alicate serve para cortar, desencapar e fixar o conector. A figura 11 mostra a extremidade do cabo, já desencapado. Note que cada um dos seus 8 fios internos não será desencapado, e sim fixado no conector, onde será feito o contato elétrico. Figura 33.11 Preparando o cabo para receber o conector. Depois de desencapar devemos identificar os 4 pares existentes no seu interior. Cada um desses pares têm um fio colorido e outro branco listrado. As cores desses pares são as seguintes: Verde / Verde-branco Laranja / Laranja-branco Azul / Azul-branco Marrom / Marrom-branco Note que os fios não são colocados no conector nesta ordem. É preciso seguir a ordem mostrada na figura 12. Figura 33.12 Ordem dos fios no conector RJ-45. Depois de encaixar bem os 8 fios no conector, usamos o alicate para fazer a fixação definitiva. O alicate faz o conector “morder” os fios, garantindo a Capítulo 33 - Redes 33-9 fixação mecânica e elétrica. Depois que o cabo está pronto é conveniente testá-lo, utilizando um testador de cabos como os já mostrados na figura 8. Ligação por par trançado sem o uso de hub Usando cabos RJ-45, a conexão pode ser também feita sem HUB (apenas no caso da ligação de dois PCs, de três em diante é necessário usar o HUB). Para isto é preciso utilizar um cabo RJ-45 trançado (crossed). Se você não encontrar este cabo pronto, pode construir um. O funcionamento deste cabo é baseado nas inversões dos sinais TX e RX: TX+ e TX- do primeiro conector, ligar em RX+ e RX- do segundo conector RX+ e RX- do primeiro conector, ligar em TX+ e TX- do segundo conector Isto significa que devem ser feitas as ligações: 1-3, 2-6, 3-1 e 6-2. Para facilitar a construção, leve em conta a tabela abaixo, que mostra a seqüência das cores dos fios a serem ligados: Pino 1 2 3 4 5 6 7 8 Conector 1 Branco-Verde Verde Branco-Laranja Azul Branco-Azul Laranja Branco-Marrom Marrom Conector 2 Branco-Laranja Laranja Branco-Verde Azul Branco-Azul Verde Branco-Marrom Marrom Instalação de placas de rede A instalação dos drivers e a configuração de uma placa de rede no Windows independe do tipo de cabo utilizado. Este tipo de instalação não é muito diferente da instalação de outras placas apresentadas neste livro. Veremos agora três exemplos típicos de instalação. A instalação e a configuração de placas e demais componentes que formam uma rede são feitas através do comando Rede no Painel de Controle. Quando o PC ainda não possui componentes de rede instalados, o quadro de propriedades de rede tem o aspecto mostrado na figura 13. Os componentes apresentados são instalados de forma automática durante a instalação do Windows. 33-10 Hardware Total Figura 33.13 Configuração inicial da rede. Além da guia Configuração, mostrada na figura 13, temos ainda a guia Identificação, mostrada na figura 14. Nela são mostrados o nome e a descrição do computador e o nome do grupo de trabalho. Mais adiante neste capítulo mostraremos como configurar esses parâmetros. Figura 33.14 Identificação do computador na rede. Instalando uma placa de rede PnP Capítulo 33 - Redes 33-11 A instalação deste tipo de placa não é diferente da dos modelos de outros tipos de placas PnP. No nosso exemplo utilizaremos uma placa Dlink modelo DFE-530TX, de 100 Mbits/s (figura 15). Figura 33.15 Placa de rede PCI. O Windows detectará a placa e executará o Assistente para adicionar novo hardware. Serão oferecidas ao usuário as opções de procurar um driver que acompanhe o Windows ou outro a ser selecionado de uma lista de marcas e modelos. Poderá ser usado o botão Com disco para utilizar drivers fornecidos em um disquete que acompanha a placa. O assistente encontrará os drivers apropriados no disquete que acompanha a placa ou entre os drivers nativos do Windows. Será também pedida a colocação do CD-ROM de instalação do Windows, já que a instalação de uma placa de rede implica automaticamente na instalação de outros componentes de rede. Terminada a instalação devemos reiniciar o computador. Estará terminada a instalação da placa, e devemos passar à instalação dos demais componentes de rede. Instalando placas de legado Placas de legado não são detectadas de forma automática pelo Windows. Devemos realizar toda a sua instalação de forma manual. A primeira coisa a fazer é determinar os recursos de hardware necessários ao funcionamento da placa. Todas as placas precisam que sejam definidos endereços de E/S e uma linha de interrupção, mas você poderá encontrar placas que necessitam também de uma faixa de endereços de memória e um canal de DMA. Consulte o capítulo sobre “conflitos de hardware” para maiores informações sobre a instalação de placas de legado em geral. 33-12 Hardware Total Figura 33.16 Placa de rede de legado. A placa usada no nosso exemplo precisa de uma faixa de endereços de E/S e uma IRQ. Digamos que a instalação será feita utilizando a faixa de endereços 320-33F e a IRQ5, após consulta aos recursos livres no Gerenciador de Dispositivos e à lista de opções de instalação no manual da placa. Sendo uma placa de legado, precisamos configurar os recursos a serem utilizados através de jumpers ou de um software de configuração que acompanha a placa. A placa do nosso exemplo é acompanhada de um software através do qual podemos definir seu endereço e IRQ (figura 17). Figura 33.17 Software de configura-ção de uma placa de rede. Depois que a placa está conectada e seus recursos estão configurados, usamos o comando Adicionar Novo Hardware no Painel de Controle. Escolhemos a opção de selecionar o dispositivo a partir de uma lista. Selecionamos então a opção “Adaptadores de Rede”, e será apresentado o quadro da figura 18. Nele selecionamos o fabricante e o modelo da placa de rede. Placas de rede genéricas podem ser instaladas da seguinte forma: Fabricante: Modelo: Novell/Anthem Compatível com NE2000 Capítulo 33 - Redes 33-13 Figura 33.18 Escolhendo a marca e o modelo da placa de rede. Será pedido ao usuário que indique os recursos de hardware. No nosso exemplo escolhemos a faixa de endereços 320-33F e a interrupção 5. Devemos agora reiniciar o computador para finalizar a instalação da placa. Podemos então passar para a instalação dos demais componentes de rede. Os componentes que formam uma rede Uma rede é formada de diversos componentes de hardware e de software. O Windows já possui embutidos todos os componentes de software para formar uma rede. Basta instalar os componentes de hardware (placas, cabos, hubs) e configurar o software da rede. Os componentes que formam uma rede são:      Meio físico Adaptadores de rede Protocolos de rede Serviços de rede Clientes de rede Vejamos então com mais detalhes esses componentes: O meio físico Na maioria dos casos, o meio físico é um cabo, ou conjunto de cabos, através dos quais os sinais elétricos podem trafegar entre os computadores que estão em comunicação. No caso de um rede local, onde em geral os PCs estão dentro de uma mesma sala ou prédio, o meio físico é um conjunto de cabos (apesar de existirem casos de ligações por raios infravermelhos que dispensam o uso de cabos). A maioria das instalações utiliza “cabos Ethernet”, que por sua vez, pode ser de vários tipos:  Cabo coaxial fino 33-14   Hardware Total Cabo coaxial espesso Par trançado Existem placas de rede que possuem conexões para apenas um desses três tipos de cabo. Muitas possuem conexões de dois tipos. O cabo coaxial espesso é o menos utilizado. O par trançado é o mais usado. No caso dos cabos coaxiais, seções de cabos interligam os computadores formando uma seqüência. No caso do par trançado, a conexão é feita em “estrela”, com a ajuda de um dispositivo chamado HUB. É comum encontrar hubs com 4, 8, 16 ou mais portas. Em cada uma dessas portas podemos conectar um computador, através de cabo apropriado. No caso da conexão entre dois PCs em uma rede Dial-Up, o meio físico é o próprio sistema telefônico, composto de cabos, ramais, centrais telefônicas, enlaces de microondas, cabos de fibras óticas e até ligações via satélite. Mais adiante neste capítulo falaremos sobre este tipo de conexão. Finalmente, podemos citar ainda a conexão direta entre dois PCs através de interfaces seriais ou paralelas, o que resulta em uma rede simples e de baixo custo. Neste caso o meio físico é o cabo serial ou paralelo utilizado. Este recurso é muito usado para conectar um notebook a outro PC, visando fazer a transferência de dados entre ambos. Interfaces Em redes locais, são usadas placas de expansão conhecidas como “Placas de Rede”. No caso da rede Dial-Up, na qual dois PCs se comunicam pela linha telefônica, são usadas placas fax/modem. Na conexão direta via cabo, não são usadas placas de interface especiais, já que este tipo de conexão aproveita as interfaces seriais ou paralelas já existentes no PC. Protocolos de rede São regras de software que definem o formato dos dados que trafegam em uma rede. Existem vários tipos de protocolos, como por exemplo, o TCP/IP, IPX/SPX e NetBEUI. Serviços de rede Os serviços possíveis no Windows são o acesso a arquivos e impressoras em redes Microsoft e Novell. Quando um PC opera como servidor, permite que outros PCs da rede, mediante controles de acesso apropriados (senhas e permissões) possam ter acesso aos seus arquivos e impressoras. Capítulo 33 - Redes 33-15 Cliente de rede Um PC chamado Cliente é aquele que pode acessar os recursos de um servidor, tipicamente arquivos e impressoras. Apesar do Windows só apresentar recursos de servidor em redes Microsoft, possui recursos para operar como cliente em outros tipos de rede, como Banyan e Novell. Checando os componentes de rede instalados Todos esses componentes de rede podem ser visualizados e instalados através do comando Rede no Painel de Controle. Ao usarmos este comando, é apresentado um quadro como o da figura 19. Nele vemos todos os componentes presente na rede. Podemos também acrescentar e remover componentes, bem como programar opções do seu funcionamento. Figura 33.19 Configuração de rede. Instalação da Rede Microsoft A instalação de uma rede Microsoft é relativamente simples. Consiste em instalar a placa de rede, o que provocará a instalação automática dos demais componentes de rede necessários. Feita esta instalação, bastará apenas alterar algumas configurações. Quando um PC não possui nenhum componente de rede instalado, o quadro de propriedades de rede tem o aspecto mostrado na figura 20. 33-16 Hardware Total Figura 33.20 Ainda não foram instalados componentes de rede. Em cada um dos computadores que formarão a rede, deve ser instalada uma placa de rede e seus cabos, como já abordamos neste capítulo. Usamos agora o comando Rede do Painel de Controle para instalar os demais componentes de rede. Após a instalação da placa de rede, a configuração da rede será a mostrada na figura 21. Capítulo 33 - Redes 33-17 Figura 33.21 Configuração após a instalação da placa de rede. Clientes para redes Microsoft - Este componente permite que um determinado PC da rede seja capaz de ter acesso a recursos de outros computadores (impressoras e arquivos). Logon para produtos Microsoft - Este componente permite que o logon do usuário na rede seja feito de forma automática, sem que seja preciso digitar o nome do usuário e a senha para acesso à rede a cada sessão do Windows. Adaptador de rede Dial-Up - Representa o modem que será usado nas conexões com a Internet por linha discada. Este componente é instalado automaticamente durante a instalação do Windows, mesmo antes de conectarmos o modem ao computador. Interface de rede - Este é um dos componentes de hardware usados na rede. Além dele, existe ainda o meio físico (em geral cabos). O meio físico, seja qual for o seu tipo, não aparece no quadro de configuração da rede. Isto significa que o Windows supõe que, se a placa de rede está instalada, todas as suas ligações estão corretamente realizadas. No nosso exemplo, a interface de rede aparece como Realtek RTL 8029 Ethernet Adapter and Compatibles. Protocolo TCP/IP - Este é o protocolo de comunicação usado nas conexões com a Internet. Este protocolo é instalado por default, mesmo antes da 33-18 Hardware Total instalação da placa de rede e do modem. Podemos usá-lo também como padrão na nossa rede, tornando desnecessário instalar outros protocolos como IPX/SPX e NetBEUI, a mesnos que o computador esteja sendo adicionado a uma rede já existente na qual esses protocolos são usados. Protocolo IPX/SPX - Assim como redes Microsoft utilizam o protocolo NetBEUI ou TCP/IP, redes Netware usam o protocolo IPX/SPX. Caso o PC não esteja sendo configurado para operar em uma rede Netware, este componente pode ser removido. No quadro de configurações da rede, os protocolos aparecem associados às placas nas quais serão utilizados. Por exemplo, TCP/IP ==> Adaptador DialUp significa que este protocolo será utilizado através do modem. A princípio todos os protocolos são associados a todas as placas de comunicação presentes (adaptador de rede e adaptador Dial-Up). Para melhorar o desempenho da rede e evitar problemas de lentidão na comunicação podemos remover as associações que não serão utilizadas. Por exemplo, se decidirmos usar o prococolo NetBEUI para a rede, deixamos ativas apenas as seguintes associações: Configuração TCP/IP ==> Adaptador Dial-Up NetBEUI ==> Adaptador de Rede IPX/SPX ==> Adaptador de Rede Aplicação Para conexões com a Internet via modem Para usar uma rede Microsoft Para usar uma rede Novell No nosso exemplo deixamos então apenas a associação TCP/IP ==> Adaptador Dial-Up. Podemos deixar também a associação TCP/IP ==> Adaptador de Rede, usando então o TCP/IP para a nossa rede. Se quisermos instalar um outro protocolo como o NetBEUI ou o IPX/SPX, temos que fazêlo manualmente, como mostraremos a seguir. Adicionando um protocolo Para fazer a instalação de um protocolo, partimos do quadro de configurações de rede (figura 21) e usamos o botão Adicionar. Será apresentado um quadro como o da figura 22. Clicamos em Protocolo e a seguir no botão Adicionar. Capítulo 33 - Redes 33-19 Figura 33.22 Adicionando um protocolo. Será apresentado um quadro como o da figura 23, onde temos vários tipos de protocolos disponíveis. Figura 33.23 Escolhendo o protocolo a ser adicionado. Identificando o computador na rede Também será preciso designar uma identificação do computador na rede. Esta designação é feita durante o processo de instalação do Windows, mas convém revê-lo, já que durante a instalação muitos usuários não preenchem os campos apropriados. Para isto selecionamos a guia Identificação no quadro de propriedades de rede (figura 24). 33-20 Hardware Total Figura 33.24 Identificação do computador na rede. Neste quadro temos que preencher os seguintes campos: Nome do computador - Este é o nome que o computador terá dentro da rede. Cada computador da rede precisa ter um nome, através do qual é distinguido dos demais. Pode ter até 15 caracteres. Grupo de trabalho - Os computadores de uma rede podem ser divididos em grupos de trabalho. Cada computador só permite visualizar, por default, os computadores que pertencem ao mesmo grupo. É possível acessar outros grupos de trabalho, através de comandos similares aos que usamos para pesquisar arquivos em diretórios. A divisão em grupos de trabalho é útil em redes com muitos computadores, facilitando a localização rápida de computadores do mesmo grupo. Em redes pequenas é mais sensato configurar todos no mesmo grupo de trabalho. O nome default é WORKGROUP, ou então um nome formado pelas primeiras letras do nome da empresa, fornecido durante a instalação do Windows. Descrição do computador - Esta parte da identificação não é usada para endereçar os computadores na rede. Serve apenas como um comentário para facilitar aos usuários a identificação dos computadores. Um nome como PC0521 é usado pela rede para identificar um computador, mas é mais fácil para o usuário localizar um computador com o auxílio de descrições como Capítulo 33 - Redes 33-21 “Computador do José Carlos – setor de compras”. A descrição pode ter no máximo 48 caracteres. Instalando o serviço de compartilhamento Um cliente é um computador que acessa recursos de outros computadores. Um servidor é um computador cujos recursos (arquivos e impressoras) podem ser acessados por outros computadores. Um PC pode operar apenas como cliente, ou apenas como servidor, ou simultaneamente como cliente e servidor. Podemos configurar um computador como servidor através do quadro de propriedades da rede, no Painel de Controle. Clicamos em Adicionar, e no quadro da figura 22, clicamos em Serviço e a seguir no botão Adicionar. Será apresentado o quadro da figura 25, no qual selecionamos a opção Compartilhamento de arquivos e impressoras para redes Microsoft. Figura 33.25 Configurando um PC como servidor em uma rede Microsoft. Voltando ao quadro de configurações de rede, clicamos no botão Compartilhamento de arquivos e impressoras. Será apresentado o quadro da figura 26, no qual indicamos os tipos de compartilhamentos que serão habilitados (arquivos e impressoras). Figura 33.26 Indicando os tipos de compartilhamentos a serem habilitados. 33-22 Hardware Total Observe que também no caso de servidores, é preciso preencher os campos da guia de identificação. Se você ainda não fez este preenchimento, faça-o agora. Depois de clicar em OK e fechar os quadros, será pedida a colocação do CD-ROM de instalação do Windows. Terminada a cópia dos arquivos, o Windows deverá ser reinicializado. Na área de trabalho do Windows você encontrará o ícone Meus locais de rede (Windows ME e XP) ou Ambiente de Rede (Windows 95 ou 98). Ao ser clicado, será apresentada uma janela como a da figura 27. Esta é a porta de entrada para o acesso aos demais computadores da rede. Figura 33.27 Meus Locais de Rede. É possível que após a configuração da rede passe a ser sempre apresentada a janela Digitar Senha da Rede, como vemos na figura 28. Se quiser pode digitar uma senha. Se não quiser usar senhas, basta teclar ENTER. Note que este quadro não será apresentado quando na configuração da rede está instalado o componente Logon para produtos Microsoft. Figura 33.28 Cadastramento de senha. Compartilhamento de recursos da rede Veremos agora como compartilhar recursos, ou seja, permitir que outros computadores da rede tenha acesso a drives, pastas e impressoras de um PC servidor. Para que isto seja possível é preciso que, antes de mais nada, esteja Capítulo 33 - Redes 33-23 instalado o serviço de Compartilhamento de Impressão e Arquivos, como foi explicado na seção anterior. Vejamos então como criar compartilhamentos. Compartilhando uma pasta Clicamos a pasta desejada com o botão direito do mouse, e no menu apresentado, escolhamos a opção Compartilhamento, como mostra a figura 29. Figura 33.29 Para compartilhar uma pasta. Figura 33.30 Parâmetros do compartilhamento. 33-24 Hardware Total Será apresentada a guia de compartilhamento do quadro de propriedades da pasta selecionada, como mostra a figura 30. Neste quadro devemos marcar as seguintes opções: Compartilhado como - A princípio, todas as pastas estão marcadas com a opção Não compartilhado. Devemos marcar a opção Compartilhado como para ter acesso às opções de compartilhamento que se seguem. Nome do compartilhamento - Este é o nome com o qual a pasta aparecerá para os demais PCs da rede. Por default, é usado o próprio nome da pasta, mas podemos preencher aqui outro nome qualquer. Isto não causará a mudança do nome da pasta, apenas o nome com o qual a pasta será vista por outros computadores da rede. Comentário - Este comentário serve para que outros usuários da rede identifiquem com maior facilidade o conteúdo da pasta compartilhada. Para que este comentário seja visualizado em outro computador, basta usar o comando Exibir Detalhes ao visualizar o ambiente de rede. Tipo de acesso - Aqui é indicado se a pasta compartilhada poderá ser acessada exclusivamente para leitura, ou para escrita e leitura (acesso completo), ou usar senhas separadas para somente leitura e para acesso completo. Senhas - A seguir devem ser preenchidas duas senhas, sendo uma para acessos de leitura, e outra para acesso completo. Após preencher essas senhas e responder OK, é apresentado um quadro adicional para confirmação da senha escolhida. Terminada a programação do compartilhamento, a pasta compartilhada aparecerá como mostra a figura 31. Observe que existe uma “mão segurando a pasta” o que caracteriza que trata-se de uma pasta compartilhada. Capítulo 33 - Redes 33-25 Figura 33.31 A pasta está agora compartilhada. Compartilhando drives O processo de compartilhamento de drives é similar ao de compartilhamento de uma pasta. Na janela do Meu Computador, clicamos o drive desejado com o botão direito do mouse, e no menu apresentado, usamos a opção Compartilhamento. Será apresentado um quadro idêntico ao da figura 30, ou seja, as configurações para compartilhar um drive são as mesmas para compartilhar uma pasta. Devemos preencher as opções da mesma forma e indicar a senha desejada. Será apresentado a seguir um quadro para a confirmação da senha. A figura 32 mostra a janela Meu Computador, na qual vemos que o drive C agora está compartilhado. No computador onde este drive está instalado, constará o nome local, que é o rótulo (ou label) do drive. Nos demais computadores da rede, constará o nome do compartilhamento. Figura 33.32 O drive C já está compartilhado 33-26 Hardware Total Compartilhamento de impressoras Esta operação é muito similar ao compartilhamento de pastas e drives. Na pasta de impressoras, clicamos a impressora desejada com o botão direito do mouse, e no menu apresentado, escolhemos a opção Compartilhamento, como vemos na figura 33. Figura 33.33 Para compartilhar uma impressora. Será apresentado o quadro da figura 34 para que sejam preenchidas as mesmas opções já explicadas nos compartilhamentos de pastas e impressoras. A única diferença é a senha, que é uma só, e não dividida em acesso completo e acesso de somente leitura, como no caso de pastas e drives. Capítulo 33 - Redes 33-27 Figura 33.34 Configurando o compartilhamento da impressora. Depois de preencher o quadro da figura 34, é apresentado um quadro para que seja feita a confirmação da senha. Terminada esta configuração, o ícone da impressora terá o aspecto mostrado na figura 35, indicando que agora trata-se de uma impressora compartilhada. Figura 33.35 A impressora agora está compartilhada. Acessando recursos compartilhados Em um PC que opera como servidor devemos criar compartilhamentos de drives, diretórios e impressoras como mostramos na seção anterior. Nos PCs que operam como clientes, precisamos fazer configurações para ter acesso aos recursos compartilhados do servidor. Vejamos agora como fazer isto. Acessando diretórios e drives compartilhados 33-28 Hardware Total Antes de acessar recursos de outros computadores, é necessário saber quais são esses recursos. Podemos visualizar com facilidade as pastas, drives e impressoras compartilhados em todos os computadores da rede usando o comando Ambiente de Rede (ou Meus locais de rede). Ao ser usado, apresenta uma janela como a vista na figura 36. Note que computadores que não possuem recursos configurados para compartilhamento não aparecerão nesta lista. Figura 33.36 Na janela Ambiente de Rede são apresentados os computadores que possuem recursos compartilhados. Vejamos quais são os recursos existentes no computador de nome “Performance-3”, um dos que consta na janela da figura 36. Basta aplicar-lhe um clique duplo, e será apresentada a janela da figura 37. Figura 33.37 Os recursos compartilhados em um computador da rede. Podemos ver que existem três pastas e uma impressora compartilhadas neste computador. Tanto as pastas compartilhadas como os drives compartilhados Capítulo 33 - Redes 33-29 são mostrados da mesma forma. Na figura 37, as três pastas compartilhadas são realmente os drive C e D, além do CD-ROM. Não existe portanto distinção entre pastas e drives no Ambiente de Rede, são todos tratados da mesma forma. Para ter acesso, digamos, à pasta “perf03-c”, basta aplicar-lhe um clique duplo. Caso esta pasta tenha sido protegida por uma senha quando foi feito o seu compartilhamento, será preciso fornecer esta senha para ter acesso ao seu conteúdo (figura 38). Sem o fornecimento da senha, será impossível acessar a pasta. Figura 33.38 Fornecendo a senha para acesso ao recurso remoto. Se no quadro da figura 38 marcarmos a opção Salvar esta senha na lista de senhas, não será mais preciso fornecê-las nos próximos acessos. Uma vez fornecida a senha, a pasta compartilhada aparecerá aberta (figura 39), da mesma forma como se estivesse no computador local. Observe a indicação na sua barra de título: “perf03-c em Performance-3”. Isto indica que esta pasta está localizada no computador de nome Performance-3. Podemos agora realizar sobre esta pasta, todas as operações usuais sobre seus arquivos. 33-30 Hardware Total Figura 33.39 Um drive compartilhado é acessado por um PC da rede. Criando um drive remoto Aplicativos próprios para Windows 9x, em sua maioria, permitem que operações envolvendo arquivos (abrir, salvar, salvar como) possam usar não apenas os drives, mas também o Meus locais de rede. Veja por exemplo o quadro da figura 40, onde está prestes a ser realizada a abertura de um arquivo. Ao selecionar o arquivo a ser aberto, podemos acessar o Ambiente de Rede ou Meus locais de rede, que por sua vez dá acesso a todas as pastas e drives compartilhados. Figura 33.40 Quadro de abertura de arquivo em aplicativos para Windows 9x. Aplicativos do Windows 3.x funcionam no Windows 9x, porém, seus quadros de abertura e gravação de arquivos não permitem que seja usado o Ambiente de Rede. Isto também pode ocorrer com alguns aplicativos para Capítulo 33 - Redes 33-31 Windows 9x. As operações podem ser realizadas apenas sobre drives. O mesmo problema ocorre com os aplicativos para o MS-DOS. Isto não é problema algum, pois podemos criar drives remotos para representar pastas e drives compartilhados da rede. Para fazer isto, usamos o comando Mapear Unidade de Rede. Para isto, abrimos a pasta Meus locais de Rede ou Ambiente de Rede e procuramos a pasta que desejamos acessar como se fosse um drive. Aplicamos um clique com o botão direito do mouse e no menu apresentado escolhemos a opção Mapear unidade de rede. Será então apresentado um quadro como o da figura 41. Observe que será usada a letra F para designar o drive remoto. Por default é usada a próxima letra disponível, mas podemos neste momento escolher outra letra qualquer, desde que ainda não esteja em uso. Se for marcada a opção Reconectar ao fazer logon, este drive estará disponível também nas próximas sessões do Windows. Figura 33.41 Para escolher a letra a ser usada pelo drive remoto. Drives remotos passam a constar na janela Meu Computador, como mostra a figura 42. Esses drives poderão ser acessados até mesmo por aplicativos do MS-DOS operando sob o Windows 9x. Da mesma forma, todos os aplicativos para Windows 3.x também terão acesso a esses drives. Figura 33.42 O drive remoto passa a constar na janela Meu Computador. Usando uma impressora remota 33-32 Hardware Total Observe na figura 37 que o computador possui uma impressora compartilhada de nome HP. Ao aplicarmos um clique duplo sobre esta impressora, o Windows providencia a sua instalação no computador cliente. É apresentado o quadro da figura 43, no qual é perguntado se desejamos que seja feita a sua instalação. Figura 33.43 O Windows fará a configuração do cliente para acessar uma impressora remota. Ao respondermos “Sim”, é apresentado o quadro do Assistente para Adicionar Impressora. Este assistente é o mesmo utilizado quando instalamos uma impressora local. O assistente pedirá que seja indicado um nome para a impressora. Perguntará se desejamos imprimir uma página de teste, o que é recomendável. Fará então a leitura do driver para aquela impressora, a partir do CD-ROM de instalação do Windows. Terminada a leitura dos drivers, o Windows pedirá o fornecimento da senha para acesso à impressora. Podemos marcar neste quadro a opção Salvar esta senha na lista de senhas, e desta forma a senha não será mais pedida nos próximos acessos. Trata-se da mesma senha que foi utilizada quando o compartilhamento da impressora foi criado no servidor. Isto é uma proteção para que a impressora não seja acessada de forma indiscriminada por todos os computadores da rede. Terminada a configuração, a nova impressora passará a constar na pasta de impressoras, como mostra a figura 44. Observe o seu ícone, que é o desenho de uma impressora ligada a um cabo de rede. Esta impressora poderá ser usada por qualquer aplicativo do Windows, Figura 33.44 A impressora remota já pode ser acessada pelo cliente. Capítulo 33 - Redes 33-33 Acessando um computador via modem Quando um PC é configurado como um servidor Dial-Up, podemos acessálo a partir de outro PC (cliente), através de uma linha telefônica. Ambos precisam estar configurados adequadamente para possibilitar esta ligação. Esta configuração consiste em configurar um computador como servidor e outro como cliente, como mostraremos a seguir. Servidor Dial-Up O Servidor Dial-Up é um software que, uma vez ativado, atende ligações telefônicas que chegam pelo modem e faz uma conexão com o computador que fez a ligação (cliente). O servidor permitirá que seus drives e impressoras sejam acessados pelo cliente, desde que sejam fornecidas as senhas adequadas. Para que um PC opere como servidor Dial-Up, é preciso:     Windows 98 ou superior Software do Servidor Dial-Up Placa de modem Configurações apropriadas de rede OBS: O Windows 95 também pode ser usado, entretanto não possui suporte nativo para operar como servidor Dial-Up. Para que este suporte seja adicionado ao Windows 95 é preciso instalar o pacote Microsoft Plus para Windows 95. Cliente Dial-Up O PC cliente poderá usar os recursos do servidor, desde que seu usuário possua as senhas apropriadas. Além disso, é preciso do seguinte: Windows 95 ou superior Placa de modem Configurações apropriadas de rede O computador cliente precisa operar com o Windows 95 ou superior. Veremos mais adiante como fazer para configurar o servidor Dial-Up, e também a configuração do cliente. Em ambos os casos, é preciso que a placa de modem esteja instalada e em perfeito funcionamento. Instalando o software do servidor O software necessário para que um PC opere como servidor Dial-Up é instalado através do Painel de Controle. Usamos a seguinte seqüência: 33-34 Hardware Total Painel de Controle Adicionar/Remover Programas Instalação do Windows Comunicações Servidor de rede Dial-Up Marcamos então o item Servidor de rede dial-up (figura 45). Será feita a leitura dos arquivos necessários a partir do CD-ROM de instalação do Windows. Terminada a leitura devemos reinicializar o computador. Figura 33.45 Para instalar o software servidor de rede dial-up. Depois de reiniciar o computador, usamos o comando Rede do Painel de Controle e fazemos a instalação dos seguintes componentes, caso ainda não estejam presentes: Compartilhamento de arquivos e impressoras em redes Microsoft Algum protocolo de comunicação qualquer Adaptador Dial-Up É também preciso habilitar o compartilhamento de arquivos e impressoras, como já mostramos na seção sobre configuração da rede Microsoft. Caso o computador ainda não esteja instalado na rede Microsoft, é preciso utilizar as demais etapas da instalação desta rede. Selecionamos a guia Capítulo 33 - Redes 33-35 Identificação e preenchemos os campos Nome do Computador, Grupo de trabalho e Descrição do computador (este último é opcional). Terminada a configuração de rede, podemos reinicializar o computador. Neste momento o Servidor Dial-Up já está instalado, mas ainda não está ativo e nem totalmente configurado. Para fazer a sua configuração restante e a sua ativação, abrimos a janela Meu Computador e a seguir, Acesso à rede Dial-Up. Quando usamos o Acesso à Rede Dial-Up pela primeira vez, é apresentado um assistente de instalação para criar uma nova conexão. Seu uso não é necessário quando queremos usar um PC como Servidor, e sim, como cliente. Como estamos no momento configurando um servidor, usamos o botão Cancelar. Para habilitar o funcionamento do servidor, usamos o comando Servidor de rede Dial-Up, localizado no menu Conexões, como mostra a figura 46. Figura 33.46 Para configurar o servidor. Será apresentado o quadro da figura 47. Neste quadro, marcamos a opção Permitir acesso externo, para que o servidor “atenda às ligações” de possíveis clientes Dial-Up. Quando quisermos desativar a rede, basta marcar a opção Nenhum acesso externo. 33-36 Hardware Total Figura 33.47 Configurando a senha e o tipo de servidor. A seguir usamos o botão Alterar senha. É totalmente desaconselhável operar sem senha, pois desta forma qualquer usuário que souber o telefone poderá ligar para este servidor e ter o acesso permitido. Ainda na figura 47, usamos o botão Tipo de servidor. Marcamos então a opção PPP, Internet, Windows NT/2000, Windows ME. O servidor estará então configurado e ativado. Veremos então na barra de tarefas, ao lado do relógio, o ícone do Servidor Dial-Up (figura 48). Quando este ícone está presente, o PC está pronto para atender ligações e estabelecer conexões. Para desativar o servidor, voltamos ao quadro da figura 47 e marcamos a opção Nenhum acesso externo. O ícone desaparecerá da barra de tarefas e as ligações não serão atendidas. Figura 33.48 O ícone do Servidor Dial-Up. Finalmente, devemos indicar quais são os drives, ou pastas, ou impressoras compartilhadas neste servidor, ou seja, que poderão ser acessados através da rede Dial-Up. Esses compartilhamentos são feitos exatamente da forma como já explicamos anteriormente neste capítulo, no caso da Rede Microsoft. Capítulo 33 - Redes 33-37 Outro detalhe interessante: mesmo quando um PC opera como servidor Dial-Up, pode continuar sendo usado normalmente. O usuário do PC servidor poderá saber com facilidade quando outro PC estabeleceu uma conexão, já que o modem emite os mesmos sons característicos de outros tipos de conexão (fax, Internet, etc). Na barra de tarefas, ao lado do relógio, será apresentado um pequeno ícone que representa a conexão. Uma outra forma de monitorar a conexão de um servidor é usando o comando Servidor Dial-Up no Acesso à Rede Dial-Up. Desta vez o quadro apresentado (figura 49) indica no seu campo Status, o nome do usuário do computador cliente. É possível até mesmo cancelar uma conexão, bastando para tal usar o botão Desconectar usuário, também mostrado na figura 49. Figura 33.49 Monitorando a conexão. Quando o servidor estiver, por sua vez, conectado a uma outra rede, o cliente da rede Dial-Up também poderá ter acesso a esta rede. Veja que aplicação típica interessante. Um usuário pode estar em casa e através do seu computador acessar todos os computadores da rede de seu trabalho, bastando que seja feita uma ligação para um servidor Dial-Up que esteja conectado nesta rede. Se neste cliente, usarmos o comando Ambiente de Rede, será mostrado o servidor Dial-Up e os demais computadores da rede no qual este servidor está conectado. Configurando um cliente Dial-Up A configuração de um computador para operar como Cliente em uma conexão Dial-Up é bastante simples, e bem parecida com a configuração para acesso à Internet. Através do comando Rede do Painel de Controle, devemos fazer a instalação dos seguintes componentes: 33-38    Hardware Total Adaptador Dial-Up Protocolo de comunicação, o mesmo usado pelo servidor Cliente para redes Microsoft Note que antes de configurar a rede é preciso instalar e testar o modem. Podemos testar o modem utilizando por exemplo os utilitários Discagem Automática e Hyperterminal, fornecidos junto com o Windows. Se o modem já está funcionando para acesso à Internet, não é preciso fazer mais testes. O PC já estará apto a operar como cliente Dial-Up. Depois de terminada a configuração de rede, abrimos o item Acesso à Rede Dial-Up na janela Meu Computador. Clicamos no ícone Fazer Nova Conexão. Temos que usar este comando para definir os parâmetros necessários à conexão com o servidor. Entrará em ação um assistente para criar nova conexão, como o mostrado na figura 50. Figura 33.50 Criando uma nova conexão. Podemos neste momento dar um nome à conexão, ou deixar o nome default (Minha conexão). Ao clicarmos sobre o botão Avançar, é apresentado um quadro para o preenchimento do número do telefone do servidor. Depois de fornecer este número, clicamos em Avançar. Está concluída a criação da nova conexão, e devemos clicar sobre o botão Concluir. A janela do Acesso à Rede Dial-Up apresentará agora a nova conexão criada. Uma vez criada a conexão, falta apenas fazer algumas alterações na sua configuração, para informar qual é o tipo de servidor que atenderá a ligação. Clicamos sobre o ícone da conexão com o botão direito do mouse e no menu apresentado, selecionamos a opção Propriedades. Será mostrado um quadro no qual selecionamos a guia Tipo do servidor. Capítulo 33 - Redes 33-39 Figura 33.51 Configurando o tipo de servidor. No quadro apresetnado, indicamos as opções:     Tipo de servidor Dial-Up: PPP: Internet, Windows NT/2000/ME Efetuar logon na rede Ativar compactação de software Protocolo: usar o mesmo do servidor Para ligar para o servidor Dial-Up, basta aplicar um clique duplo sobre o ícone que representa a conexão criada. O procedimento é idêntico ao de uma ligação com um provedor de acesso à Internet. O PC cliente fará a ligação, o servidor atenderá, e será mostrado um quadro para fornecimento de nome e senha. A partir de agora o computador que opera como servidor passará a fazer parte da janela Ambiente de Rede (ou Meus locais de rede), o mesmo ocorrendo com os outros computadores da rede à qual pertence o servidor. A partir daí será possível acessar todos os recursos compartilhados da rede à qual o servidor pertence. Note entretanto que temos uma séria limitação, que é a baixa velocidade dos modems. Usando modems de 33.600 ou 56k, a taxa de recepção de dados será limitada a 33.600 bps, o que equivale a cerca de 3000 bytes por segundo. Portanto, evite fazer transferências de arquivos de grande tamanho através desta conexão. 33-40 Hardware Total Conexão direta via cabo O Windows possui um método extremamente simples e econômico para conectar dois computadores, desde que estejam localizados a uma curta distância (não mais que alguns metros). Trata-se da Conexão direta via cabo (DCC, ou Direct Cable Connection). Através de cabos apropriados, este recurso utiliza as interfaces seriais ou paralelas dos dois PCs para implementar uma pequena rede. Como a velocidade obtida com essas interfaces é muito baixa em comparação com genuínas interfaces de rede, não é recomendável o uso deste recurso de forma intensiva, como método de implementação de uma rede de baixo custo. Não devemos, por exemplo, usar este recurso para, a partir de um PC, editar um arquivo localizado no outro PC. O acesso e a transferência de dados para este arquivo serão muito lentos. É viável utilizá-lo, por exemplo, como um método para transferir arquivos entre os dois PCs, desde que o volume de dados não seja muito grande. Para transferir grandes volumes de dados com muita freqüência, a melhor coisa a fazer é implantar uma pequena rede, através de um cabo Ethernet e placas de rede. O custo da implantação desta pequena rede gira em torno de 50 dólares – basta usar duas placas de rede de 100 Mbit/s e um cabo RJ-45 crossed, dispensando assim o uso do hub, como mostramos no início deste capítulo. Quando a quantidade de dados a serem transferidos não é muito grande, e quando essas transferências não são freqüentes é interessante usar a conexão direta via cabo. A Conexão Direta Via Cabo é um programa que pode ser encontrado no menu Programas/Acessórios/Comunicações. Caso este programa não esteja presente, será preciso realizar a sua instalação. Usamos o comando Adicionar/Remover Programas no Painel de Controle. Selecionamos a guia Instalação do Windows, e a seguir, Comunicações, onde o programa pode ser encontrado. Na Conexão Direta Via Cabo, um PC será o Servidor, e o outro será o Cliente. O Cliente terá acesso a pastas e impressoras compartilhadas do Servidor. O Servidor poderá continuar sendo usado normalmente, mesmo durante uma conexão. A Conexão Direta Via Cabo requer que estejam previamente instalados os seguintes componentes de rede: Capítulo 33 - Redes    33-41 Adaptador Dial-Up Um protocolo de comunicação Cliente para redes Microsoft Esses três componentes são necessários para que um PC opere como cliente nesta conexão. O PC que irá operar como servidor precisa que esteja também instalado o “Compartilhamento de arquivos e impressoras em redes Microsoft”. A instalação desses componentes é feita através do quadro de configurações de Rede, obtido no Painel de Controle. O procedimento é o mesmo mostrado na configuração de uma rede Microsoft, já mostrado neste capítulo. Uma vez que a configuração de rede já esteja pronta, vejamos como configurar o cliente e o servidor da conexão via cabo. Note que a conexão direta via cabo não é uma forma rápida de conectar PCs. Usando as interfaces seriais, a taxa obtida fica em torno de 10 kB/s, e com a interface paralela, em torno de 150 kB/s. Se for necessário transmitir grandes quantidades de dados, considere seriamente a possibilidade de instalar duas placas de rede para esta comunicação, ao invés de usar o programa DCC e as lentas portas seriais e paralelas. Configurando o servidor DCC A primeira coisa a fazer é instalar, através do Painel de Controle, o programa Conexão direta via cabo (DCC). Este programa não é instalado por default quando fazemos a instalação do Windows. A instalação deve ser feita no servidor e no cliente. A seguir usamos o quadro de configuração de rede do Painel de Controle para instalar os seguintes componentes de rede:     Adaptador Dial-Up Um protocolo qualquer operando sobre o adaptador Dial-Up Cliente para redes Microsoft Compartilhamento de arquivos e impressoras em redes Microsoft. Também é preciso criar compartilhamentos de pastas, drives e impressoras para que possam ser acessados pelo cliente durante a conexão. Não esqueça também de definir o nome do grupo de trabalho (guia de identificação). Uma vez que a rede esteja configurada podemos usar o programa e configurá-lo como Servidor. Será mostrado o quadro da figura 52. 33-42 Hardware Total Figura 33.52 Quadro de abertura do programa Conexão direta via cabo. Temos que indicar neste quadro que o computador irá operar com Host (Servidor). A seguir usamos o botão Avançar, e chegaremos ao quadro da figura 53. Temos que indicar qual é a interface a ser utilizada. É apresentada uma lista com todas as interfaces seriais e paralelas disponíveis. Devemos escolher o mesmo tipo de interface em ambos os PCs que serão conectados. Se o servidor usará a interface paralela (LPT1), obrigatoriamente o cliente deverá ser também configurado para usar a interface paralela. Figura 33.53 Escolhendo a interface a ser usada na conexão. Depois de definir a porta a ser usada, é apresentado o quadro da figura 54. Podemos neste momento definir uma senha para a conexão. Entretanto, como neste tipo de conexão, temos pleno acesso aos dois computadores envolvidos, não é necessário, do ponto de vista de segurança, instalar uma senha. Capítulo 33 - Redes 33-43 Figura 33.54 Podemos opcionalmente definir uma senha. Clicamos então em Concluir. O Host ficará aguardando que o cliente faça a conexão. Caso não desejemos fazer esta conexão agora, podemos usar o botão Fechar. O programa continuará configurado da mesma forma. Ao usarmos este programa novamente, é apresentado o quadro da figura 55. Para dar início à operação, basta usar o botão Escutar. Se quisermos alterar a configuração do programa, como por exemplo, transformar o Servidor em Cliente, ou especificar o uso de outra porta, ou alterar a senha, basta usar o botão Alterar. Figura 33.55 Programa já configurado. Configurando o cliente DCC 33-44 Hardware Total Antes de usar um PC como cliente nesta conexão, temos que instalar os seguintes componentes de rede, através do quadro de configurações de rede no Painel de Controle:    Adaptador Dial-Up Protocolo igual ao do servidor, operando sobre o adaptador Dial-Up Cliente para redes Microsoft Podemos agora configurar o programa. Ao ser usado pela primeira vez, é apresentado um quadro como o da figura 52, no qual selecionamos a opção Convidado. Na próxima etapa, indicamos qual é a porta a ser usada na conexão, como mostra a figura 56. Feita esta indicação, clicamos em Avançar. Figura 33.56 Indicando a porta a ser usada na conexão. Está pronta a configuração do cliente. No próximo quadro apresentado, devemos clicar no botão Concluir. Será mostrado o quadro da figura 57, dando início à conexão. Se não quisermos conectar agora, basta clicar em “Fechar”. Figura 33.57 Conexão em andamento. Podemos usar a Conexão Direta Via Cabo a qualquer momento, sendo apresentado o quadro da figura 58. São informadas as configurações atuais do programa (no exemplo, convidado conectado pela LPT1). Para dar início Capítulo 33 - Redes 33-45 à conexão, basta clicar em Conectar. Se quisermos modificar a configuração do programa, usamos o botão Alterar. Figura 33.58 Programa já configurado. A conexão será estabelecida, sendo apresentado um quadro para fornecimento de senha. Neste quadro preenchemos o nome do usuário, a senha para acesso ao servidor e o grupo de trabalho ao qual o servidor pertence. Uma vez feita a identificação do usuário, é feita uma busca das pastas compartilhadas no servidor. A seguir é apresentada uma lista de pastas compartilhadas no servidor. Essas pastas devem ter sido previamente configuradas para compartilhamento no servidor. Os recursos do servidor também poderão ser acessados através do Ambiente de Rede. Note que além do servidor, todos os outros computadores da rede na qual o servidor está conectado também estarão presentes no Ambiente de Rede, e também poderão ser acessados pelo cliente. Taxas de transferência Existem várias formas de conectar computadores em rede, e como vimos ao longo deste capítulo, as configurações de rede são bastante similares, não importa o tipo de conexão utilizada. Os diversos tipos de conexões apresentam diferenças significativas na taxa de transferência obtida. É interessante comparar as taxas de transferência que são obtidas nos vários tipos de conexão. Na tabela que se segue apresentamos essas taxas. Tipo de conexão Modem a 33.600 bps Taxa teórica máxima 3,3 kB/s 33-46 Interface serial Interface paralela Rede Ethernet de 10 Mbits Rede Ethernet de 100 Mbits Hardware Total 10 kB/s 150 kB/s 1,25 MB/s 12,5 MB/s Apesar da transferência de dados por placas de rede ser feita a taxas de 1,25 MB/s e 12,5 MB/s (10 Mbits e 100 Mbits, respectivamente), as taxas verificadas na prática são bem menores. Primeiro, essas taxas ao longo da rede só ocorrem quando existem apenas dois computadores trocando dados entre si. Quando existe mais tráfego, a taxa de transferência entre cada par de computadores será menor, já que não terão a rede para seu uso exclusivo. Além disso entra em jogo também a taxa de transferência do disco rígido. Para ler um arquivo de um servidor para o cliente, é preciso transferir os dados do disco rígido para a memória, e da memória para a rede. No computador que recebe os dados, estes são enviados da rede para a memória, e da memória para o disco rígido. Levando em conta todas essas transferências, a taxa total pode ser bem menor. Por exemplo, em uma rede de 10 Mbits, ao invés dos 12,5 MB/s máximos que teoricamente são obtidos, observamos na prática taxas entre 300 kB/s e 1 MB/s, dependendo dos desempenhos dos discos rígidos envolvidos. Notamos também na tabela que a interface paralela, apesar de lenta, não chega a tornar inviável a sua utilização na conexão direta via cabo (150 kB/s). Já a interface serial apresenta um desempenho bem menor neste tipo de conexão (10 kB/s). Pior ainda é a transferência através de um modem (3,3 kB/s), o que torna inviável a sua utilização para transferir grandes volumes de dados. A conexão por cabo paralelo e ainda mais viável quando a utilizamos para ligar um Notebook com modestos recursos a um computador de mesa, mais poderoso. Copiar arquivos entre esses dois computadores é tão fácil como copiar arquivos entre dois drives locais de um mesmo computador. Podemos fazer backup de todo o conteúdo do disco rígido do notebook, armazenando os arquivos em uma pasta de um drive do computador de mesa. O notebook pode acessar, por exemplo, o drive de CD-ROM e a impressora do computador de mesa. O melhor de tudo, quando o servidor está por sua vez ligado a uma rede, toda a rede estará acessível para o cliente. Desta forma, um simples notebook pode ter acesso a todos os recursos da rede na qual está o seu servidor. Cabos para conexão direta Capítulo 33 - Redes 33-47 Diversos tipos de cabos seriais e paralelos podem ser aplicados para usar a Conexão Direta Via Cabo. Destes, os mais fáceis de serem obtidos são:   Cabo de Laplink Serial Cabo de Laplink Paralelo O Laplink é um antigo programa de comunicação que possibilitava a transmissão de arquivos entre dois PCs, usando as interfaces seriais e paralelas. Seus cabos funcionam também na Conexão Direta Via Cabo do Windows. Muitas lojas de informática vendem esses cabos. Em caso de dificuldades, você mesmo pode construir esses cabos, ou então pedir ajuda a um colega com experiência em soldagem eletrônica. A figura 59 traz o esquema do cabo serial, e a figura 60 traz o esquema do cabo paralelo para usar na Conexão Direta Via Cabo. Figura 33.59 Pinagem do cabo Laplink serial. Figura 33.60 Pinagem do cabo Laplink paralelo. Para construir um cabo serial, é preciso adquirir conectores fêmea, tipo DB25 ou DB-9, conforme forem os conectores seriais dos PCs a serem ligados. A figura 59 traz as numerações para ambos os tipos de conectores. Para construir um cabo paralelo é preciso usar dois conectores tipo DB-25 macho e realizar as ligações mostradas na figura 60. Ao adquirir cabos prontos, certifique-se de que realmente tratam-se de cabos para Laplink. 33-48 Hardware Total Existem, por exemplo, certos cabos paralelos que possuem ligações diferentes. Um deles, serve para ligar um PC a uma caixa comutadora de impressoras. Cabos como este possuem ligações correspondentes pino-a-pino, ou seja, o pino 1 de um conector é ligado ao pino 1 do outro conector, e assim por diante. Compartilhando a conexão com a Internet Desde quando o Windows 95 era um sistema novo, os usuários perguntavam com muita razão, se existia alguma forma de usar a Internet em dois computadores, ligados em rede, utilizando uma única linha telefônica. A resposta era sim, e para isto era preciso instalar um software chamado Servidor Proxy. Também era preciso que os PCs estivessem conectados em uma rede. Um único PC teria um modem conectado a uma linha telefônica e estaria ligado diretamente à Internet. Os demais PCs pegariam uma "carona" nesta conexão. É claro que apesar de ser uma solução econômica, não é das mais velozes. Compartilhar uma conexão com a Internet por linha discada em uma pequena rede de dois ou três computadores é viável, desde que não estejam realizando download de elevadas quantidades de dados. Uma conexão a 56k bps poderá fornecer apenas pouco mais de 5000 bytes por segundo, a serem divididos (não necessariamente de forma igual) entre todos os PCs que compartilham a conexão. Com 2 PCs, é como se cada um deles operasse a 2,5 kB/s. Com 3 PCs, é como se cada um operasse a cerca de 1,7 kB/s. Quando o número de PCs é mais elevado, a lentidão torna-se muito acentuada. Em redes corporativas normalmente o acesso à Internet é feito de forma semelhante, através de uma rede, porém a conexão em geral é de um tipo mais veloz que a oferecida por linhas comuns. Os servidores Proxy resolviam o problema de usuários que queriam compartilhar uma linha em redes pequenas, mas têm a desvantagem de sua configuração ser muito complicada, exceto para os especialistas. Que bom seria se a conexão com a Internet pudesse ser compartilhada através de comandos simples como os usados nos compartilhamentos de arquivos e impressoras, já presentes desde o Windows 3.11! Finalmente com a chegada do Windows 98 SE, este tão esperado recurso tornou-se realidade. Em pequenas redes, um único computador, chamado Gateway, possui um modem uma linha telefônica para conexão com a Internet. Este computador precisa necessariamente estar utilizando o Capítulo 33 - Redes 33-49 Windows 98 SE ou superior. Os demais computadores poderão estar utilizando qualquer versão do Windows, a partir do 95. Figura 33.61 Ligação de vários computadores em uma pequena rede, compartilhando uma conexão com a Internet. A figura 61 mostra como são feitas as conexões. Todos os computadores devem estar conectados em rede. No computador Gateway instalamos o software para compartilhamento de conexão. Durante esta instalação é gerado um disquete de configuração. Usamos então o software presente neste disquete para estabelecer o acesso nos demais computadores da rede. Devemos ainda, em cada um desses computadores, configurar o navegador para acessar a Internet através da rede. Isto pode ser feito através da guia Conexão, no comando Internet no Painel de Controle. O compartilhamento da conexão com a Internet é fácil de fazer, mas note que é preciso configurar a rede, o que pode não ser fácil para usuários que não estejam acostumados. As informações sobre instalações de rede existentes neste capítulo são suficientes para tal configuração. O Gateway deve ser configurado para acesso à Internet. O modem deve ser instalado e configurado. Deve ser também configurada e testada a conexão dial-up com o provedor de acesso. Uma vez tendo sido feitas essas instalações, usamos o comando Compartilhamento de conexão com a Internet. Este programa é ativado através do Painel de Controle. Selecionamos Adicionar / Remover programas, depois Instalação do Windows. Selecionamos então Ferramentas para acesso à Internet e finalmente Internet Connection Sharing. Entrará em ação o Assistente de compartilhamento de conexão com a Internet, mostrado na figura 62. 33-50 Hardware Total Figura 33.62 Assistente para compartilhamento da conexão com a Internet. Ao clicarmos em Avançar, o assistente perguntará que tipo de linha é usada para a conexão com a Internet. No caso de pequenas redes, a forma de conexão é o Adaptador dial-up (modem). O assistente criará então um disquete de configuração para os demais PCs da rede. Terminada a geração deste disquete, o compartilhamento no Gateway já estará configurado. Será preciso reiniciar o computador para que a configuração tenha efeito. Para configurar os demais PCs da rede, devemos antes estabelecer a conexão (ligar para o provedor) através do computador Gateway. Estabelecida a ligação, usamos o disquete de configuração gerado no Gateway para configurar cada computador. Note que cada um desses PCs não precisará ter modems nem conexão dial-up configurada, mas precisa ter instalado um navegador apropriado. O compartilhamento pode ser feito com o Internet Explorer 3.0 ou Netscape Navigator 3.0 ou versões superiores. Também podem ser usados outros navegadores que permitam acesso à Internet através de rede local. Executamos então o programa ICSCLSET.EXE, existente no disquete de configuração gerado no Gateway. A configuração é extremamente simples, bastando clicar em Avançar nas telas apresentadas (figura 63). Capítulo 33 - Redes 33-51 Figura 33.63 Estabelecendo o compartilhamento nos demais computadores da rede. Terminada a configuração podemos executar o Navegador. Se o navegador estiver sendo usado pela primeira vez, entrará em ação o Internet Connection Wizard. Quando for perguntado o tipo de conexão, usamos as opções:   Conexão em rede local Conexão sem usar servidor proxy Poderemos então acessar imediatamente a Internet usando a conexão compartilhada. //////////////// FIM /////////////////////////// Capítulo 34 Dispositivos SCSI Muito antes do aparecimento das primeiras interfaces IDE, em 1990, já eram comuns as interfaces e dispositivos SCSI. Este tipo de interface permite a conexão de diversos dispositivos, como discos rígidos, drives de CD-ROM, discos óticos, unidades de fita magnética, scanners, etc. Apesar das interfaces e dispositivos IDE apresentarem diversas vantagens, existem muitos casos em que a adoção do padrão SCSI é mais vantajosa. SCSI é pronunciado como scâzi, e significa Small Computer System Interface (interface de sistema para pequenos computadores). O termo “pequeno” não se refere a computadores portáteis, mas aos computadores pessoais e minicomputadores. Nos anos 80, quando o padrão SCSI foi criado, grandes computadores eram os de grande porte, aqueles que ocupavam salas inteiras. SCSI e IDE Assim como o padrão IDE sofreu avanços ao longo dos anos, o mesmo ocorreu com o padrão SCSI. Os principais avanços são ligados ao desempenho, como por exemplo, a taxa de transferência de dados. No que diz respeito aos discos rígidos, os modelos SCSI estão sempre um passo à frente dos modelos IDE. Por mais avançado, rápido e de maior capacidade que sejam os modelos IDE, sempre poderemos encontrar modelos SCSI ainda mais velozes e de maior capacidade. Por exemplo, quando os discos IDE com mais de 50 GB começaram a se tornar comuns, já existiam discos SCSI na faixa dos 200 GB. Você poderá precisar instalar dispositivos SCSI em certas situações estratégicas. Por exemplo, computadores que vão operar como servidores devem utilizar preferencialmente discos SCSI, e não IDE. Os discos SCSI são 34-2 Hardware Total mais adequados a ambientes de multitarefa intensiva, ao contrário dos modelos IDE, mais adequados para PCs de uso pessoal. Outro tipo de conexão também usado pelos periféricos atuais é a interface paralela. Podemos encontrar vários dispositivos que podem ser conectados à interface paralela: discos óticos, gravadores de CD-R, scanners, câmeras digitais, etc. A porta paralela é uma alternativa de baixo custo, adequada para computadores de uso pessoal. Para uso profissional, a conexão SCSI também é a mais indicada. Oferece maior taxa de transferência e é isenta de problemas de compatibilidade. A tabela que se segue apresenta algumas características de dispositivos SCSI e IDE. Taxa de transferência Número de dispositivos Interface Custo SCSI Até 320 MB/s 15 Placa de expansão $100 - $400 IDE Até 100 MB/s 2 Embutida na placa de CPU Nenhum Assim como ocorre com o padrão IDE, existem várias modalidades de transferências nos barramentos SCSI. Dependendo da interface e do dispositivo são usadas taxas de 5, 10, 20, 40, 80, 160 ou 320 MB/s. O modo IDE mais veloz é o Ultra DMA 5 (100 MB/s). Uma única interface SCSI-2 ou SCSI-3 pode controlar até 15 dispositivos SCSI. As interfaces SCSI-1, mais simples, permitem conectar até 7 dispositivos. As interfaces IDE podem controlar apenas dois dispositivos (Master e Slave). Com as duas interfaces IDE presentes nas placas de CPU é possível conectar no máximo 4 dispositivos IDE. Se for necessário conectar mais de 15 dispositivos, podemos instalar duas interfaces SCSI, ou então uma placa de interface SCSI de duplo canal, aumentando o número de conexões para 30. Apesar de inferior no que diz respeito à taxa de transferência e ao número de conexões, a simplicidade e o baixo custo são as vantagens das interfaces IDE. Para instalar dispositivos IDE não é necessário adquirir uma placa de expansão, como ocorre com o padrão SCSI. Duas interfaces IDE já estão presentes na placa de CPU, o que torna o custo da sua utilização bastante baixo. Discos rígidos SCSI são mais inteligentes que os modelos IDE. Um disco SCSI pode receber diversas solicitações de acesso, em várias partes da sua Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-3 superfície magnética. Esses discos podem receber e manter pendentes comandos de leitura ao mesmo tempo em que realizam outros acessos. Ao terminar um acesso, obtém da fila de acessos pendentes, aquele que resulta no mais curto movimento com as cabeças de leitura e gravação. Desta forma os acessos são feitos em uma ordem mais inteligente, resultando em maior desempenho global. Discos IDE não possuem este recurso. Executam um comando de leitura ou gravação de cada vez. Os discos SCSI são portanto os mais indicados para uso em servidores, nos quais o número de solicitações de acesso é muito maior. Digamos ainda que seja necessário instalar um disco rígido de 320 GB, e que os discos IDE de maior capacidade disponível no mercado sejam os de 80 GB. Uma solução seria instalar 4 discos IDE de 80 GB, mas o uso de um só disco SCSI de 320 GB é mais vantajoso. Além do maior desempenho (uma interface IDE não pode receber dados de dois discos rígidos ao mesmo tempo), será também menor o nível de aquecimento, menor o espaço ocupado e mais simples o gerenciamento de um único disco, ao invés de gerenciar 4 discos independentes. Certos periféricos não estão disponíveis no padrão IDE, sendo então obrigatório o uso de discos SCSI. Podemos citar discos óticos e unidades de fita magnética. Como são de uso muito restrito, os modelos mais avançados desses periféricos não estão disponíveis no padrão IDE, sendo então necessário utilizar interfaces SCSI. Existe ainda uma situação pouco comum nos dias atuais, pela qual você poderá passar. Certos dispositivos são dotados de interfaces SCSI, e acompanhados de uma interface SCSI simplificada. Esta característica foi muito comum nos scanners, até a adoção da conexão paralela. ZIP Drives, JAZ Drives, drives de CD-R no padrão SCSI, acompanhados de uma interface SCSI simplificada, também foram muito comuns até a adoção em maior escala das interfaces IDE e paralela. Você pode precisar instalar ou resolver problemas de funcionamento nesses dispositivos. Podemos então destacar algumas situações nas quais o padrão SCSI é recomendado, ao invés do IDE:     Quando é preciso conectar um elevado número de dispositivos Quando é preciso operar com taxas de transferências maiores Em servidores, os discos SCSI são mais eficientes que os discos IDE Para instalar discos de altíssima capacidade, não disponível nos modelos IDE 34-4 Hardware Total   Para instalar periféricos que não estão disponíveis no padrão IDE Quando um periférico é acompanhado de uma interface SCSI USB e Firewire Muitos dispositivos que tradicionalmente operavam com o barramento SCSI estão sendo substituídos por interfaces USB e Firewire. Os vários tipos de SCSI O padrão SCSI (ou melhor, “os padrões”) deixa o usuário confuso com o grande número de termos empregados. Você encontrará nomes como:        SCSI-1, SCSI-2, SCSI-3 Fast SCSI, Wide SCSI, Fast Wide SCSI Ultra SCSI, Wide Ultra SCSI Ultra2 SCSI, Wide Ultra2 SCSI Ultra3 SCSI, Wide Ultra3 SCSI Fast-20, Fast-40, Fast-80 Ultra160, Ultra320 Os nomes estão relacionados com o clock utilizado pelo barramento (5, 10, 20, 40 ou 80 MHz, com single data rate ou double data rate) e com o número de bits usados (8 ou 16 bits). A seguinte tabela mostra os nomes recebidos em cada modalidade de comunicação: Clock 5 MHz 10 MHz (Fast) 20 MHz (Fast-20) 40 MHz (Fast-40) 80 MHz (Fast-80) 160 MHz (Fast-160) Transferências em 8 bits Padrão Taxa SCSI-1 5 MB/s Fast SCSI 10 MB/s Ultra SCSI 20 MB/s Ultra2 SCSI 40 MB/s - Transferências em 16 bits Padrão Taxa Wide SCSI 10 MB/s Fast Wide SCSI 20 MB/s Ultra SCSI 40 MB/s Ultra2 SCSI 80 MB/s Ultra3 SCSI 160 MB/s Ultra4 SCSI 320 MB/s Cada um desses padrões é compatível com os padrões anteriores. Por exemplo, placas de interface Ultra2 SCSI podem controlar dispositivos Ultra2 SCSI, Ultra SCSI, Fast SCSI, SCSI-1, etc. As interfaces são vendidas de acordo com o máximo clock utilizado. Encontramos então placas dos tipos: SCSI-1 SCSI-2 (Fast, Wide, Fast Wide) Ultra SCSI Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-5 Ultra2 SCSI Ultra3 SCSI Ultra4 SCSI Existe ainda as classificações SCSI-1, SCSI-2 e SCSI-3, que consistem no seguinte: Padrão SCSI-1 SCSI-2 SCSI-3 Modos utilizados SCSI-1, com 8 bits e 5 MHz 8 ou 16 bits, até 10 MHz: Fast SCSI, Wide SCSI, Fast Wide SCSI 8 ou 16 bits e clocks de 20 MHz e superiores O SCSI-3 não é um padrão fechado, pois encontra-se em processo de evolução. Enquanto o padrão não é especificado, os fabricantes de placas e periféricos SCSI criaram seus próprios padrões, como Ultra, Ultra2, Ultra3 e Ultra4. Antes de comprar uma interface SCSI, o usuário deve pensar no tipo de dispositivo que pretende instalar. Se o objetivo é apenas colocar em funcionamento um scanner SCSI cuja interface original foi danificada, não há necessidade de comprar placas Ultra SCSI ou superiores. A vantagem em ter uma placa rápida é que no futuro poderão ser instalados periféricos SCSI mais velozes. Se a possibilidade da aquisição de novos periféricos SCSI é remota, é melhor optar por uma interface mais simples, como SCSI-2 ou SCSI-1. Uma outra opção é comprar adaptadores de porta paralela ou USB para SCSI, dispensando assim a placa controladora e aproveitando as interfaces já existentes no PC. Um motivo que pode levar o usuário a comprar placas de interface SCSI mais rápidas é a necessidade de instalação de discos rígidos velozes. Em servidores nos quais são instalados discos de alta capacidade, é grande a chance da instalação a curto ou médio prazo de um disco rígido que utilize as elevadas taxas de transferência oferecidas pelos padrões Ultra SCSI e superiores. A tabela a seguir mostra as características de alguns modelos de discos SCSI produzidos pela Seagate, com capacidades de até 50 GB. São apresentadas ainda algumas características relativas ao desempenho, como a velocidade de rotação (RPM), o tempo de acesso e a taxa de transferência. Note que a Seagate só produz modelos Ultra SCSI com capacidades de até 18 GB. Capacidades superiores a esta requerem o uso do padrão Ultra2 SCSI. Este é 34-6 Hardware Total portanto um critério para a decisão de compra de uma interface Ultra2 SCSI, ao invés de uma Ultra SCSI. Padrão Capac. Modelo RPM T. acesso ms Ultra SCSI Ultra-2 SCSI Ultra-2 SCSI Ultra-2 SCSI Ultra-2 SCSI Ultra-2 SCSI Ultra-2 SCSI Ultra-2 SCSI 18.2 GB 18.2 GB 36.4 GB 50.1 GB 18.2 GB 18.2 GB 36.4 GB 9.1 GB ST118273W ST118273LW ST136475LW ST150176LW ST118202LW ST318203LW ST136403LW ST39102LW 7200 7200 7200 7184 10025 10016 10000 10025 7.6/8.3 7.6/8.3 7.6/8.4 7.4/8.2 5.7/6.5 5.2/6 5.7/6.5 5.2/6 Taxa MB/s 190 190 240 264 231 308 308 231 Transf. O barramento SCSI permite a mistura de dispositivos de tipos diferentes. Por exemplo, em uma placa Ultra2 SCSI podemos conectar dispositivos de 8 e 16 bits, SCSI-1, Fast SCSI, Ultra SCSI e Ultra2 SCSI. Entretanto, dependendo do modelo da interface, poderá ocorrer queda de desempenho com esta mistura. Para evitar este problema, algumas placas de interface apresentam conectores separados para dispositivos Ultra SCSI (e inferiores) e para dispositivos Ultra2 SCSI. Este é o caso da placa Adaptec AHA2940U2W. No caso desta placa, para que não ocorra perda de desempenho, devemos ligar os dispositivos Ultra2 SCSI em um dos dois conectores Ultra2 SCSI existentes na placa. Dispositivos Ultra SCSI e inferiores devem ser ligados em um dos conectores Ultra SCSI. Figura 34.1 Conectores de uma placa Adaptec Ultra2 SCSI. Conectores SCSI Os cabos e conectores usados por interfaces e dispositivos SCSI formam uma pequena miscelânea. Existem conectores internos e externos, de 8 e de 16 bits, com vários formatos. Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-7 Figura 34.2 Uma placa SCSI e seus conectores. Em geral as placas de interface SCSI possuem um conector externo e dois internos, como a mostrada na figura 2. Entre os conectores internos, um é de maior velocidade que o outro. Podemos ter por exemplo, um de 8 (50 pinos) e um de 16 bits (68 pinos). O conector externo em geral é do mesmo tipo que o interno mais veloz. Conector Aplicação Centronics-50 Conector SCSI externo de 8 bits, usado em placas de interface antigas. HPDB50 Conector SCSI externo de 8 bits, usado em placas de interface mais recentes. IDC50 Conector SCSI interno de 50 pinos. Usado em placas SCSI novas e antigas, dedicado à ligação de dispositivos que operam com 8 bits. 34-8 Hardware Total DB-25 Usado por interfaces SCSI dos computadores Apple e MACs. Muitas placas de interface SCSI simplificadas que acompanham scanners também usam este conector. HPDB68 Conector SCSI de 68 pinos, 16 bits. Usado nas conexões internas e externas com placas SCSI-2 e SCSI-3. SCA-80 Novo conector SCSI de 80 pinos, ainda pouco utilizado. SCSI diferencial Para possibilitar os aumentos nas taxas de transferência do barramento SCSI, novos níveis de sinais elétricos foram adotados. Podemos encontrar dispositivos SCSI compatíveis com 3 tipos de níveis elétricos: SE, ou Single Ended. Esses sinais digitais possuem características elétricas equivalentes aos de outros tipos de interface, como paralela, IDE, etc. Cada um dos bits é transferido através de uma tensão TTL, na faixa de 2,4 a 3,5 volts. HVD, ou Diferencial de alta voltagem. A transmissão no modo diferencial tem como maior vantagem a imunidade a ruídos e interferências. Ao invés de cada bit ser transmitido por um único fio, são usados dois fios, com tensões iguais e de sinais contrários (por exemplo, +2 volts e –2 volts). O receptor desses dois sinais calculará a sua diferença, que neste exemplo será de (+2) – (-2) = 4 volts. Se ocorrer a indução de ruídos ou interferências ao longo do cabo, a perturbação elétrica ocorrerá com intensidades iguais em ambos os fios. O fio que transmite o sinal positivo passará a ter, por exemplo, 2+p, e o fio negativo passará a ter –2+p (onde p é a intensidade da perturbação elétrica captada pelos fios). O receptor desses dois sinais receberá então o valor (+2+p) – (-2+p) = 4 volts. Como vemos, o uso da amplificação diferencial resulta no cancelamento de quaisquer perturbações elétricas sofridas ao longo do cabo. Dispositivos SCSI mais velozes operam em modo diferencial. Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-9 LVD, ou diferencial de baixa voltagem. Utiliza o mesmo processo do HVD, porém com tensões menores, o que reduz o consumo de corrente e possibilita a simplificação dos circuitos das interfaces e dispositivos SCSI. Este tipo de sinal elétrico passou a ser usado no padrão Ultra2 SCSI. Outra vantagem dos modos LVD e HVD é o uso de cabos de maior comprimento. Cabos curtos em geral são suficientes para conectar dispositivos que estão localizados dentro de um mesmo gabinete, mas para ligações entre gabinetes diferentes é necessário usar cabos mais longos. O comprimento do cabo depende do modo elétrico usado pelo barramento (SE, LVD e HVD) e do número de dispositivos conectados. De um modo geral, quanto mais dispositivos estão conectados, maior será o consumo de corrente, e mais curto precisará ser o cabo. A tabela que se segue mostra os comprimentos máximos para cabos SCSI em diversas conexões. Padrão _ SCSI-1 Fast SCSI Fast Wide SCSI Ultra SCSI Ultra SCSI Ultra Wide SCSI Ultra Wide SCSI Ultra Wide SCSI Ultra2 SCSI Ultra2 Wide SCSI Ultra3 SCSI Ultra4 SCSI Clock 5 MHz 10 MHz 10 MHz 20 MHz 20 MHz 20 MHz 20 MHz 20 MHz 40 MHz 40 MHz 80 MHz 160 MHz Comprimento máximo do cabo SE LVD HVD 6m 25 m 3m 25 m 3m 25 m 1,5 m 25 m 3m 25 m 25 m 1,5m 25 m 3m 25 m 12 m 25 m 12 m 25 m 12 m 12 m - Dispositivos 8 8 16 8 4 16 8 4 8 16 16 16 Observe os comprimentos dos cabos no modo SE. Quanto maior é o clock do barramento SCSI, menor precisa ser o comprimento. Para 5 MHz o cabo SE pode ter até 6 metros. A 10 MHz o tamanho máximo passa a ser 3 metros, e a 20 MHz cai para 1,5 metro. Para 40 MHz não é mais utilizado o modo SE. Observe entretanto que com menos dispositivos, o cabo pode ser mais longo. O modo Ultra Wide permite conectar até 16 dispositivos, porém para usar o cabo de 1,5 m no modo SE é preciso ligar no máximo 8 dispositivos (incluindo a interface). Se ligarmos apenas 4 dispositivos, o cabo poderá ter até 3 metros. O modo HVD permite conexões mais longas, com até 25 metros. Note que o modo SE não é mais usado a partir do Ultra2 SCSI, e o modo HVD não é mais usado a partir do Ultra3 SCSI. O modo LVD, introduzido a partir do Ultra2 SCSI, permite conexões a até 12 metros, e será o padrão nos próximos anos. 34-10 Hardware Total Antes do padrão Ultra2 SCSI existiam apenas dispositivos SE e HVD. Não é permitido fazer a mistura desses dispositivos. Dentro de um barramento SCSI, ou todos os dispositivos são SE, ou todos são HVD. A mistura só é permitida através do uso de conversores. Devido à sua incompatibilidade com dispositivos SE, os dispositivos SCSI HVD foram pouco utilizados. O padrão LVD é mais flexível, e com ele, o HVD tornou-se obsoleto. Placas Ultra2 SCSI e superiores permitem instalar, no mesmo barramento, dispositivos SE e LVD. Durante a inicialização, a interface identifica cada um dos dispositivos instalados. Se todos forem do tipo LVD, o barramento funcionará em modo LVD. Se pelo menos um dos dispositivos for SE, tanto o barramento SCSI como os demais dispositivos LVD passarão automaticamente a operar no modo SE. Desta forma o comprimento máximo permitido para o cabo é reduzido de 12 m para 1,5 m. A outra desvantagem nesta mistura é que não poderão ser feitas transferências a 40 MHz. O clock será automaticamente reduzido para 20 MHz, resultando na taxa de transferência máxima de 40 MB/s, no modo Ultra Wide. Se é realmente necessário operar em modo Ultra2 ou Ultra2 Wide, não devemos instalar no barramento, dispositivos SE. Em geral podemos escolher entre os discos rígidos, diversas opções de interface. Veja por exemplo os discos da família Barracuda 18, produzidos pela Seagate, apresentados na tabela abaixo. Padrão Ultra SCSI Ultra SCSI Ultra SCSI Ultra SCSI Ultra-2 SCSI Ultra-2 SCSI Capacidade 18.2 GB 18.2 GB 18.2 GB 18.2 GB 18.2 GB 18.2 GB Modelo ST118273WD ST118273W ST118273WC ST118273N ST118273LW ST118273LC Entre os modelos de 18,2 GB encontramos opções para Ultra SCSI e Ultra-2 SCSI. O mesmo disco é fabricado com as opções de interface WD, W, WC, N, LW e LC. O significado das siglas é definido pelo fabricante como: WD W WC N LW LC 68 pinos, Wide, HVD 68 pinos, Wide, SE 80 pinos, Wide, SE 50 pinos, 8 bits, SE 68 pinos, Wide, LVD 80 pinos, Wide, LVD Para modelos até Ultra SCSI, é melhor escolher as versões SE, desde que o cabo utilizado não precise ser longo, ou modelos HVD quando o cabo Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-11 precisar ser mais longo que o permitido pelo padrão SE. Para modelos Ultra2 e superiores, a preferência recai sobre o padrão LVD, já que o padrão SE não permite operar com clock de 40 MHz ou superior. Quanto aos demais dispositivos ligados ao barramento SCSI, devem ter a interface escolhida de modo a não prejudicar o funcionamento de dispositivos Ultra2 SCSI. Se um servidor possui discos rígidos capazes de operar com velocidades mais altas, (40 MB/s, 80 MB/s ou superiores), não devemos prejudicar o seu desempenho instalando no mesmo barramento, dispositivos SE que reduzem o clock para 20 MHz. Neste caso é sensato fazer a instalação desses dispositivos em uma segunda interface SCSI, ou então usar uma interface SCSI de duplo canal. SCSI ID Cada dispositivo SCSI deve ter um número identificador. Este número é chamado de SCSI ID. Placas controladoras SCSI-1 permitem até 8 dispositivos, numerados de 0 até 7. O número 7 é reservado para a placa de interface, portanto podem ser ligados na placa um máximo de 7 dispositivos SCSI. Já as placas com barramento SCSI de 16 bits permitem a ligação de até 16 dispositivos. Um deles é a própria placa, que deve obrigatoriamente receber o número 7. Podem ser portanto ligados até 15 dispositivos. Figura 34.3 Configurando o SCSI ID através de jumpers. Os dispositivos SCSI de 8 bits só operam com os números 0 a 7. Já os de 16 bits operam com os números de 0 até 15. Em qualquer caso, o número 7 deve ser sempre reservado para a placa controladora. Mesmo usando uma placa controladora SCSI com barramento de 16 bits, não podemos usar mais 34-12 Hardware Total que 7 dispositivos SCSI de 8 bits, já que esses dispositivos só podem assumir os números de 0 a 6. Com dispositivos SCSI de 16 bits não existe tal restrição. Podemos, por exemplo, conectar 10 dispositivos SCSI de 16 bits e 5 de 8 bits, ou qualquer outra combinação, desde que: A placa controladora assuma o SCSI ID = 7 O número total de dispositivos não seja superior a 15 O número total de dispositivos de 8 bits não seja superior a 7 Cada dispositivo deve ter um SCSI ID diferente Normalmente o SCSI ID é selecionado através de jumpers ou micro-chaves. Na figura 3 podemos ver as instruções para a configuração de uma certa unidade de fita SCSI. Observe que existem 3 micro-chaves para indicar o SCSI ID. Nos scanners de mesa SCSI é muito comum o uso de chaves rotativas para selecionar o SCSI ID, como vemos no exemplo da figura 4. Nesta figura, apesar da chave rotativa ter números de 0 até 9, só podemos usar os números de 0 a 6. Figura 34.4 Configuração de SCSI ID por chave rotativa. Na figura 5 vemos as instruções para a configuração do SCSI ID de um disco rígido, extraídas do seu manual. Note que os jumpers permitem escolher valores entre 0 e 15. Entretanto devemos usar preferencialmente os valores 0 e 1. Esses valores farão com que o disco rígido seja reconhecido pelo BIOS SCSI. Os discos ficarão ativos assim que o computador for ligado. Para que sejam instalados mais de 2 discos rígidos SCSI, é preciso instalar um driver que acompanha a placa controladora SCSI. Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-13 Figura 34.5 Configurando o SCSI ID em um disco rígido SCSI. Terminadores SCSI Um dos diversos aspectos que devem ser considerados na instalação de dispositivos SCSI é a terminação. Trata-se de um grupo de resistores no dispositivo conectado à extremidade do cabo. A terminação é necessária para garantir uma boa propagação dos sinais digitais ao longo do cabo, evitando interferências e outros problemas de ordem elétrica. A regra geral é que os dispositivos conectados nas extremidades devem ficar COM os resistores de terminação, enquanto os localizados no meio do cabo devem ficar SEM os resistores de terminação. Normalmente os dispositivos SCSI são fornecidos com os resistores de terminação instalados e habilitados. Neste caso devemos retirar ou então desabilitar os resistores dos dispositivos ligados a conectores que não estejam nas extremidades. Em certos dispositivos, a desabilitação consiste em simplesmente retirar esses resistores. Em outros, os resistores são soldados, e sua desabilitação é feita através de jumpers ou micro-chaves. A figura 6 mostra o aspecto desses resistores. Figura 34.6 Resistores de terminação. A regra de instalação de terminadores é válida tanto para dispositivos internos como para externos. Na figura 7 podemos ver uma instalação em que só existem dispositivos internos (Ex: um disco rígido SCSI interno e uma 34-14 Hardware Total unidade de fita SCSI interna). Neste caso a placa controladora SCSI deve ter sua terminação habilitada, o dispositivo da extremidade do cabo deve ter a terminação habilitada, e o que está ligado ao meio do cabo deve ter a terminação desabilitada. Figura 34.7 Configurando os terminadores em dispositivos internos. Já na figura 8 vemos uma situação na qual são usados apenas dispositivos externos. A terminação deve ficar habilitada tanto na placa controladora como no dispositivo localizado na extremidade do cabo, ficando os demais com a terminação desabilitada. Figura 34.8 O último dispositivo SCSI externo deve ter o terminador ativado. Quando usamos dispositivos internos e externos simultaneamente, a placa controladora SCSI é considerada como ligada ao “meio” do cabo. É como se o cabo tivesse duas seções, sendo uma interna e outra externa. Neste caso, apenas os dispositivos SCSI ligados nas extremidades de ambos os cabos devem ter as terminações habilitadas. Os demais dispositivos, e também a placa controladora SCSI devem ficar com suas terminações desabilitadas. Podemos ver esta situação na figura 9. Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-15 Figura 34.9 Placa ligada a dispositivos internos e externos. Note que a seqüência de dispositivos SCSI ao longo do cabo deve formar uma cadeia linear. Na figura 10 vemos esta cadeia esquematizada, mostrando as ligações de dispositivos internos e externos. Os dois dispositivos localizados nas extremidades (um deles pode ser a própria placa de interface SCSI, quando apenas um cabo é utilizado) devem ter sempre os terminadores ativados, e os demais devem ter os terminadores desativados. Figura 34.10 Cadeia SCSI. Tudo o que foi explicado até agora sobre terminações parece muito simples, mas é válido apenas quando tanto a placa como os dispositivos operam com o mesmo número de bits. Quando usamos placas em uma mesma cadeia, dispositivos de 8 e de 16 bits, temos que levar em conta dois grupos de terminadores, sendo um para os primeiros 8 bits e outro para os 8 bits mais significativos (a metade superior dos 16 bits). Ao mesmo tempo surge uma complicação adicional em relação ao uso de conectores. Placas controladoras SCSI que possuem três ou mais conectores só permitem o uso de dois desses conectores, não podendo ser usados três ou mais simultaneamente. Fica fácil entender a razão desta restrição quando observamos eletricamente o que 34-16 Hardware Total significa utilizar dois conectores, como mostra a figura 10. Quando são usados dois cabos, a placa está no interior da linha formada pelos cabos. Não é possível utilizar três cabos, pois desta forma não estaria sendo formada uma “linha”, e sim, um “Y”, o que não é permitido. Nas placas SCSI modernas, ativação e desativação das suas terminações é feita através de um utilitário gravado na sua ROM, juntamente com o BIOS SCSI. Trata-se de uma espécie de Setup que é ativado na ocasião do boot. Para placas Adaptec, devemos teclar Control-A para ativar este Setup. Entrará em ação o programa de configuração da placa, e nele encontraremos uma tela como a da figura 11. Figura 34.11 Setup de uma placa SCSI Adaptec. Observe nesta tela o item: Host Adapter SCSI Termination............. Low OFF/High ON As terminações da placa são divididas em dois grupos, chamados respectivamente de LOW e HIGH. Cada um desses grupos pode ser individualmente ativado ou desativado, bastando programá-los como ON ou OFF. A programação deve ser feita de acordo com o uso dos seus conectores: Conectores Apenas o de 16 bits interno Apenas o de 16 bits externo Apenas o de 8 bits interno 16 bits interno e 16 bits externo 8 bits interno e 16 bits (int ou ext) LOW ON ON ON OFF OFF HIGH ON ON ON OFF ON Quando é usado apenas um conector, significa que a placa está na extremidade da linha formada pelo cabo SCSI, portanto suas terminações devem ficar ativadas. Isto justifica as três primeiras linhas da tabela. Quando são usados os dois conectores de 16 bits (interno e externo), significa que em cada um dos cabos (o interno e o externo) existe um dispositivo SCSI de 16 bits com a sua terminação ativada. Portanto, a placa deve ter suas terminações desabilitadas (LOW=OFF e HIGH=OFF), como mostra a tabela. Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-17 Finalmente, quando são usados dois cabos, sendo um de 8 e outro de 16 bits, a placa é considerada no meio para os 8 bits menos significativos (e portanto deve ser programada como LOW=OFF), mas é considerada na extremidade em relação aos 8 bits mais significativos (e portanto deve ser programada como HIGH=ON). É o que vemos na figura 12. Figura 34.12 Relação entre terminações LOW/HIGH da placa e o uso dos cabos. Os dispositivos SCSI externos normalmente possuem em sua parte traseira dois conectores. Isto facilita o encadeamento das ligações, como mostra a figura 13. O último dispositivo da cadeia deve ter o seu terminador ativado. Muitas vezes este terminador já faz parte dos circuitos do dispositivo, bastando ativá-lo através de chaves ou jumpers. Podemos também optar pelo uso de um terminador externo, como vemos no último dispositivo da figura 13. Neste caso, ao invés de utilizar o terminador que faz parte do circuito do dispositivo, devemos deixá-lo desativado e conectar o terminador externo no seu segundo conector SCSI. Este terminador é idêntico a um conector utilizado em cabos SCSI externos, exceto que não existe cabo, e em seu interior encontramos os resistores de terminação. Figura 34.13 Uso de um terminador SCSI externo. 34-18 Hardware Total Misturando dispositivos de 8 e 16 bits Muitas placas SCSI possuem conectores de 8 bits. Conectores internos de 8 bits (50 pinos) são comuns mesmo nas placas Ultra2 SCSI, mas os conectores externos de 8 bits já são considerados raros. Não seria possível desta forma conectar dispositivos externos de 8 bits quando o conector externo da placa é de 16 bits. Felizmente existem soluções de conectividade para todos os casos, graças ao uso de adaptadores e cabos especiais. Para conectar dispositivos SCSI externos é preciso adquirir um cabo apropriado. Verifique qual é o tipo de conector existente na parte traseira da placa de interface, e qual é usado pelo dispositivo SCSI. Nesses casos é preciso levar em conta não apenas o número de bits, mas o formato utilizado. Anteriormente neste capítulo vimos que os conectores SCSI mais usados são: Centronics-50: HPDB50: IDC50: HPDB68: externo de 8 bits externo de 8 bits interno de 8 bits interno ou externo de 16 bits Figura 34.14 Principais conectores SCSI. Mesmo quando os dispositivos não são do mesmo tipo que os conectores disponíveis na placa, podemos fazer a conexão através de cabos apropriados. Vejamos alguns exemplos: a) Dispositivo externo com conector DB-25, placa com conector externo HPDB50 - Para esta conexão devemos usar um cabo SCSI externo com um conector HPDB25 em uma extremidade e um conector DB-25 na outra. b) Dispositivo externo com conector DB-25, placa com conector externo HPDB68 - O cabo a ser usado para esta conexão possui um conector HPDB68 em uma extremidade e um conector DB-25 na outra. Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-19 c) Dispositivo externo com conector Centronics-50, placa com conector externo HPDB50 - Usamos um cabo com um conector HPDB50 em uma extremidade e um conector Centronics-50 na outra. d) Dispositivo externo com conector Centronics-50, placa com conector externo HPDB68 - O cabo a ser usado nesta conexão deve ter um conector Centronics-50 em uma extremidade e um conector HPDB68 na outra. e) Dispositivo externo com conector HPDB50, placa com conector externo HPDB68 - Usamos um cabo com um conector HPDB50 em uma extremidade e um conector HPDB68 na outra. Observe que a passagem de HPDB68 para HPDB50 ou Centronics-50 é uma conversão de 16 para 8 bits. Este cabo elimina os 8 bits mais significativos do barramento SCSI. Como é o “fim da linha” para esses 8 bits, esses cabos possuem terminações para os bits eliminados. A figura 15 mostra o aspecto de um cabo SCSI externo, do tipo HPDB68/HPDB50. Observe como os conectores são de tamanhos diferentes. Figura 34.15 Cabo SCSI externo HPDB68/HPDB50. Podemos encontrar no mercado, cabos SCSI externos com praticamente todos os tipos de conectores, como HPDB25/HPDB25, HPDB68/HPDB68 HPDB68/CEN50, etc. Para conectar vários dispositivos SCSI externos usamos uma sucessão de cabos. No último dispositivo externo devemos usar um terminador, que pode ser interno, pertencente aos circuitros do próprio dispositivo ou então externo, como o mostrado na figura 14.16. 34-20 Hardware Total Figura 34.16 Terminador SCSI externo. Existem ainda certos cabos externos HPDB68/HPDB50, HPDB68/Centronics50 e HPDB68/DB25 que não possuem a terminação para o byte mais significativo. Esses cabos não devem ser usados. Use apenas se tiver certeza da existência da terminação. Em seu lugar você poderá usar conversores, como os mostrados na figura 17. Esses conversores possuem as terminações para os 8 bits mais significativos. Figura 34.17 Conversores SCSI de 16 para 8 bits. A mistura de dispositivos internos de 8 e 16 bits também é possível. Quando não são usados dispositivos externos, a mistura é muito fácil, pois poderemos utilizar os dois conectores internos, um de 8 e outro de 16 bits. Quando existem dispositivos externos não podemos usar os dois conectores internos, pois a cadeia SCSI formaria um “Y”, o que não é permitido. Neste caso devemos usar adaptadores como os mostrados na figura 17. Existem conversores de 16 para 8 bits, internos ou externos: a) Conversor de 16 para 8 bits externo. Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-21 Este conversor possui de um lado um conector HPDB68 e do outro um conector HPDB50. Observe que para que esta conversão funcione, o conversor precisa ter terminações nos 8 bits mais significativos, já que ele será o “fim da linha” para esses 8 bits. Antes de usar este conector, certifiquese de que essas terminações estão presentes. Um conector que atende tal condição é o modelo ACK-68P-50P, fabricado pela Adaptec (figura 18). Figura 34.18 Conversor externo de 16 para 8 bits (68 para 50 pinos). O uso deste conector é bastante simples. A partir do conector HPDB68 externo da placa de interface SCSI, usamos cabos com conectores de 68 pinos para ligar todos os periféricos SCSI externos de 16 bits. No último desses periféricos, usamos este conector, e daí em diante, utilizamos cabos com conectores de 50 pinos para encadear os periféricos SCSI de 8 bits. b) Conversor de 16 bits para 8 bits interno. Se for necessário instalar dispositivos SCSI internos de 8 bits e o conector de 50 pinos não puder ser usado (para não formar um “Y”), podemos usar adaptadores internos de 16 para 8 bits, permitindo a ligação. Um conector apropriado é o Adaptec ACK-68P-50P-IU. Através desses adaptadores podemos conectar dispositivos de 8 bits (50 pinos) em conectores de 16 bits (68 pinos). A figura 19 mostra como esses conectores são empregados. Utilizamos o cabo SCSI interno de 68 pinos para ligar todos os dispositivos de 16 bits. O último dispositivo da cadeia deve ter os terminadores ativados. Nos conectores nos quais queremos ligar dispositivos de 8 bits, usamos o adaptador ACK-68P-50P-IU. Note que este adaptador não pode ser usado na extremidade do cabo, pois isto deixaria os 8 bits mais significativos do barramento SCSI sem terminação. 34-22 Hardware Total Figura 34.19 Ligando dispositivos SCSI de 8 bits em um cabo de 16 bits. Existem no mercado algumas placas SCSI que utilizam conectores de 80 pinos. Caso seja necessário, podemos ligar no cabo de 80 pinos, dispositivos SCSI de 8 ou 16 bits, usando adaptadores apropriados, como os mostrados na figura 20. Figura 34.20 Adaptadores de 80 pinos para 68 e 50 pinos. c) Conversores de barramento interno para externo. A formação de um “Y” no barramento SCSI não é permitida. Não podemos portanto usar o cabo SCSI externo simultaneamente com os dois cabos SCSI internos. Quando é preciso utilizar os três cabos (por exemplo, um dispositivo SCSI externo, um interno de 8 bits e um interno de 16 bits) podemos ligar o dispositivo interno de 8 bits no cabo de 16 bits, usando adaptadores como o apresentado no item B. Uma outra forma de evitar a formação do “Y” é deixar sem uso o conector externo da placa e ligar a extremidade de um dos cabos internos em adaptadores. Um conector interno é ligado ao cabo SCSI interno. Um cabo flat liga este conector interno a outro conector externo, preso a uma lâmina de metal. Esta lâmina é fixada na parte traseira do gabinete do computador. Desta forma temos uma seção SCSI externa, formada pela continuação de um cabo interno. Existem conversores deste tipo com conexões de 50 e de 68 pinos. O adaptador da figura 21 possui é ainda mais versátil. É na verdade um cabo Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-23 SCSI interno, contendo na sua extremidade, um conector externo para a continuação da cadeia SCSI. Figura 34.21 Conversor de SCSI interno para externo. No Brasil é difícil comprar todos esses cabos e conectores, e muitas vezes é necessário comprar do exterior, via Internet. Uma empresa americana que comercializa esses produtos é a Cables Direct (http://www.cablesdirect.com). A própria Adaptec também faz vendas on-line desses cabos (http://www.adaptec.com), conectores e adaptadores. Instalação de interfaces SCSI A instalação de interfaces SCSI é atualmente bem simples, graças ao padrão Plug and Play. As interfaces produzidas a partir de 1995 são PnP e são detectadas automaticamente pelo Windows. Quanto mais nova é a versão do Windows, maior é o número de interfaces SCSI que possuem suporte nativo (ou seja, drivers que acompanham o próprio Windows). Para instalar uma placa SCSI muito nova, em um PC com uma versão antiga do Windows, é preciso utilizar os drivers que a acompanham. Para fazer a instalação devemos conectar a placa em um slot PCI, inicialmente sem dispositivos SCSI conectados. Durante o processo de boot você verá uma mensagem como: No boot SCSI device found BIOS not installed A mensagem indica úm problema, e sim que não estão presentes dispositivos SCSI capazes de realizar boot (um disco rígido SCSI, por exemplo). Quando isto ocorre, o BIOS SCSI não é instalado. Este BIOS é o responsável pelo controle de discos rígidos SCSI e outros dispositivos que devem ser ativados 34-24 Hardware Total antes do carregamento do sistema operacional. A mensagem portanto não indica erro algum, é apenas um aviso. Logo que o Windows é carregado, a placa SCSI será detectada. Será apresentado um quadro com a mensagem: Novo Hardware Encontrado PCI SCSI Bus Controller A figura 22 mostra a detecção automática de uma placa Adaptec AHA2940UW. Não é necessário fornecer drivers para esta placa, o Windows os instala automaticamente sem intervenção do usuário. Figura 34.22 O Windows detectou a controladora SCSI. A partir daí a placa passará a constar no Gerenciador de Dispositivos, no item Controladores SCSI, como mostra a figura 23. A ausência daquele indesejável “ponto de exclamação amarelo” indica que a placa está funcionando corretamente, sem conflitos e com os drivers corretamente instalados. Figura 34.23 A placa AHA-2940UW é indicada no Gerenciador de Dispositivos. A partir daí podemos fazer a instalação dos dispositivos SCSI. Devem ser conectados ao cabo apropriado, sendo observadas as regras de terminação. Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-25 O SCSI ID deve ser escolhido de modo que não ocorram conflitos. Dispositivos de 8 bits devem obrigatoriamente ter seus SCSI IDs configurados com números entre 0 e 6 (o 7 é reservado para a interface SCSI). Dispositivos de 16 bits podem usar para SCSI ID qualquer número entre 0 e 15, exceto o 7. Discos rígidos que devem ser reconhecidos durante o boot devem usar como SCSI ID os números 0 e 1. Também é recomendável instalar um dispositivos SCSI de cada vez, ao invés de vários ao mesmo tempo. Assim que o computador for ligado e o Windows iniciado, o novo dispositivo SCSI será detectado. Alguns dispositivos terão seus drivers automaticamente instalados. Outros ficarão sem drivers, como é o caso de unidades de fita e gravadores de CDs. Esses dispositivos terão seus drivers instalados posteriormente. No caso das unidades de fita, os drivers serão instalados durante o processo de instalação de programas de backup. No caso de gravadores de CDs, o driver será instalado quando for feita a instalação do programa gravador de CDs. Figura 34.24 O JAZ Drive aparece como “Disco removível”. Um exemplo de dispositivo SCSI que tem seus drivers automaticamente instalados é o JAZ Drive. O Windows nem mesmo chega a indicar “Novo Hardware encontrado”. Simplesmente instala os drivers para o JAZ, que aparecerá na janela Meu Computador como Disco removível (figura 24). No Gerenciador de Dispositivos, o JAZ Drive aparecerá como uma unidade de disco, como vemos na figura 25. A mesma situação ocorre quando conectamos um disco rígido SCSI. 34-26 Hardware Total Figura 34.25 O JAZ Drive é mostrado no Gerenciador de Dispositivos. Ao instalar uma unidade de fita SCSI, o Windows irá detectá-la e pedirá a indicação do driver a ser utilizado (assistente para adicionar novo hardware). Use a opção “Procurar o melhor driver para seu dispositivo”. No quadro seguinte, indique que a procura deve ser feita no disco de instalação do Windows, ou no CD de instalação da unidade. Muitas vezes o Windows não encontra o driver para a unidade de fita. Quando isto ocorre, a unidade de fita constará no Gerenciador de Dispositivos com um ponto de exclamação amarelo, indicando que a instalação não está completa (figura 26). Figura 34.26 A instalação da unidade de fita não está terminada, pois seu driver será instalado pelo programa de backup. Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-27 Isto não é problema. Para que a unidade de fita seja corretamente instalada, devemos fazer a instalação do programa de backup que acompanha o Windows. A mesma situação ocorre quando instalamos um gravador de CDs SCSI (figura 27). O gravador constará no Gerenciador de Dispositivos mas a instalação dos seus drivers ocorrerá quando for realizada a instalação do software para gravação de CDs (ex: Adaptec Easy CD ou Corel CD Creator). Figura 34.27 O gravador de CD-R consta no Gerenciador de Dispositivos mas ainda não tem seu driver instalado. Setup da controladora SCSI As interfaces SCSI possuem um programa de Setup através do qual podemos definir opções de funcionamento do BIOS SCSI. Em geral este Setup é ativado pelo pressionamento de uma combinação de teclas. No caso das placas Adaptec, a combinação usada é Control-A. Durante o boot é apresentada a mensagem: Press Control-A for SCSI Utilities Ao pressionar Control-A, entrará em ação o programa de configuração da placa, como o exemplificado na figura 28. Este programa de configuração está gravado na ROM existente na placa de interface. O exemplo da figura 28 é típico de placas Adaptec. 34-28 Hardware Total Figura 34.28 Programa de configuração de placas SCSI Adaptec. Escolhemos nesta tela a opção Configure/View Host Adapter Settings, e chegaremos à tela da figura 29. Nela encontramos algumas opções de funcionamento da placa. Podemos escolher o SCSI ID usado pela placa, o uso de paridade e as terminações. Figura 34.29 Configurando a placa SCSI. O comando SCSI Device Configuration dá acesso à tela da figura 30. Nela podemos programar diversas opções de funcionamento dos dispositivos SCSI conectados à placa. Figura 34.30 Configurações dos dispositivos SCSI. Os principais itens de configuração dos dispositivos SCSI são: a) Initiate Sync Negotiation. Faz com que a placa “pergunte” ao dispositivo se o mesmo é capaz de fazer transferências no modo síncrono. A maioria dos dispositivos SCSI é capaz de operar em modo síncrono, o que resulta em maior taxa de transferência. Alguns dispositivos SCSI antigos (SCSI-1) não podem operar em modo síncrono, e respondem à placa que esta transferência não pode ser feita desta Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-29 forma. A partir daí as transferências entre a placa e este dispositivo são feitas no modo assíncrono, cuja taxa de transferência é inferior a 5 MB/s. Algumas dispositivos SCSI-1 antigos não suportam esta função, e não podem informar à placa SCSI se podem ou não operar em modo síncrono, o que resulta em funcionamento errático. Apenas em caso de problemas devemos usar esta opção desabilitada. Na maioria dos casos, deixamos esta opção habilitada. b) Maximum Sync Transfer Rate. Devemos programar aqui a máxima taxa de transferência a ser usada na comunicação entre a interface e um dispositivo SCSI. Para isto basta saber o padrão usado por cada dispositivo (SCSI, Fast SCSI, etc.). No início deste capítulo apresentamos as taxas de transferência suportadas em cada um desses modos. c) Enable Disconnection. Um pequeno ganho de desempenho pode ser obtido quando usamos esta opção. A desconexão é uma operação na qual um dispositivo SCSI permanece temporariamente em repouso, como se não fizesse parte do sistema. Quando existe um único dispositivo SCSI instalado (Ex: um disco rígido), é recomendável deixar este item desabilitado. Com dois ou mais dispositivos, o mais indicado é deixar este item habilitado para todos os dispositivos. d) Initiate Wide Negotiation. Este item deve ficar habilitado para todos os dispositivos SCSI de 16 bits, e desabilitado para os dispositivos de 8 bits. e) Send Start Unit Command. Este comando ativa uma característica que vários dispositivos SCSI possuem, que é a ligação programada. Normalmente quando ligamos um computador, todos os seus dispositivos são ligados ao mesmo tempo, resultando em uma elevada corrente de partida vinda da fonte de alimentação. Quando a corrente de partida é muito alta, a vida útil da fonte de alimentação pode ser reduzida. Com este comando ativado, a placa controladora envia comandos para que cada um dos dispositivos seja ligado por vez, evitando a elevada demanda de corrente no instante em que o computador é ligado. Recomenda-se usar esta opção. Utilitários SCSI 34-30 Hardware Total Quando compramos uma placa controladora SCSI isolada (chamada de versão OEM ou “bare”), recebemos apenas a placa, um manual de instalação e um disquete com drivers. Quando compramos a versão “retail”, que vem dentro de uma caixa e é um pouco mais cara, recebemos também cabos SCSI e utilitários. Placas da Adaptec são acompanhadas do pacote EZSCSI. Trata-se de um conjunto de programas úteis para controlar dispositivos ligados ao barramento SCSI. Placas SCSI produzidas por outros fabricantes também são acompanhadas de softwares equivalentes. Se você comprou uma placa SCSI que não veio acompanhada de software de controle, pode comprar separadamente o EZ-SCSI da Adaptec, ou outro software muito famoso, o Corel SCSI. A figura 31 mostra o grupo de utilitários que formam o EZ-SCSI 5.0. Apresentaremos brevemente alguns desses utilitários. Figura 34.31 Grupo de utilitários criado na instalação do EZ-SCSI. O Adaptec SCSI Explorer (figura 32) fornece diversas informações sobre os dispositivos SCSI instalados. No nosso exemplo temos além da controladora SCSI, um disco rígido Seagate ST15150W, uma unidade de fita DAT da Conner e um gravador de CD-R da Sony. Podemos clicar sobre cada dispositivo e usar as diversas guias com informações. É possível por exemplo descobrir se cada dispositivo pode operar no modo síncrono ou Wide, comandar o gerenciamento de energia e cache para o disco rígido, controlar mídias removíveis, etc. Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-31 Figura 34.32 Adaptec SCSI Explorer. O Disk Image Saver (figura 33) é um programa que faz um backup rápido dos discos rígidos SCSI instalados. O backup é formado por uma cópia idêntica do disco origem. Durante este processo de backup é gerado um disquete no qual está o programa que faz a restauração dos dados, caso seja necessário. Figura 34.33 O programa Disk Image Saver. O programa Adaptec Backup faz o backup de qualquer unidade de disco, gravando os dados na forma compactada, tanto em discos rígidos como em unidades de fita SCSI. No exemplo da figura 34 estamos selecionando a gravação do backup na unidade de fita DAT modelo ARCHIVE Python 28388, ligada ao barramento SCSI. 34-32 Hardware Total Figura 34.34 Programa Adaptec Backup. Entre os utilitários do EZ-SCSI encontramos também um CD Player. Pode ser usado para reproduzir CDs de áudio em drives de CD-ROM SCSI ou IDE (figura 35). *** 35% *** Figura 34.35 Programa Adaptec CD Player. O programa Drive Preparer inicializa discos rígidos SCSI, fazendo o mesmo trabalho dos programas FDISK e FORMAT (figura 36). O Quick SCAN é um programa para controle do scanner SCSI, e pode ser usado no lugar do programa de controle original que acompanha o scanner. Outro programa interessante é o SCSI Bench, usado para medir o desempenho de discos SCSI, rígidos ou removíveis (figura 37). O disco do nosso exemplo apresentou uma taxa de transferência efetiva de 6918 kB/s. Capítulo 34 – Dispositivos SCSI 34-33 Figura 34.36 Programa Drive Preparer. Figura 34.37 Programa SCSI Bench. Note que não necessariamente precisamos usar programas como os que formam o EZ SCSI. Nos sites dos fabricantes de placas SCSI existem alguns programas isolados que realizam as mesmas funções. //////// FIM ///////////////// Capítulo 35 Discos removíveis Já vai longe o tempo em que os disquetes eram o principal meio removível de armazenamento e transporte de dados. No início dos anos 90, um típico disco rígido tinha a capacidade de 30 MB. Sendo assim, 21 disquetes de 1.44 MB eram suficientes para fazer o backup completo de um disco rígido. A maioria dos softwares cabia em um ou dois disquetes, e os arquivos de dados não eram muito grandes. Hoje em dia os discos rígidos são bem maiores. Também grandes são os arquivos de dados. Para fazer backup e transportar dados precisamos utilizar meios com maiores capacidades. Vejamos a seguir alguns dos mais utilizados dispositivos para este fim, os discos removíveis. Zip Drive Sem dúvida este é o mais popular meio de armazenamento de dados com característica de ser removível. Seus disquetes especiais armazenam 100 MB. Produzido pela Iomega (e também pela Epson, sob licenciamento), o drive custa cerca de 100 dólares, e os discos em torno de 15 dólares (preço nos Estados Unidos). Este drive foi lançado há alguns anos e fez um grande sucesso. Foi o primeiro disco removível de razoável capacidade e baixo custo. Existe um outro modelo mais avançado, com capacidade de 250 MB. Pode operar com discos de 250 MB, mas mantém compatibilidade com os discos de 100 MB. Existem modelos dotados de interface paralela, USB, IDE e SCSI. 35-2 Hardware Total Figura 35.1 Um ZIP Drive paralelo. Um dos motivos do sucesso do ZIP Drive (figura 1) foi a grande simplicidade de instalação. Ao invés de ser instalado em uma placa de interface própria, o que requer abrir o gabinete, fazer a conexão da placa de interface, instalar jumpers e conectar cabos flat (o que é muito difícil para a maioria dos usuários), este modelo de ZIP Drive é ligado diretamente na porta paralela, uma conexão fácil de fazer. A impressora pode continuar sendo usada normalmente, apesar de algumas restrições. Depois deste sucesso foram lançadas as versões SCSI e IDE, de instalação um pouco mais difícil, e finalmente a versão USB, a mais fácil de instalar. Os discos do ZIP Drive possuem capacidades de 100 MB e 250 MB (figura 2). Observe que os drives de 100 MB só podem usar os discos de 100 MB, enquanto os drives de 250 MB podem usar discos de 100 MB e de 250 MB. Figura 35.2 Um ZIP Disk. Para quem não tem medo de instalações de hardware e não está preocupado com a transportabilidade do drive, uma boa opção é utilizar o modelo IDE (figura 3). Capítulo 35 – Discos removíveis 35-3 Figura 35.3 ZIP Drive IDE. LS-120 É também chamado de Super Disk ou a:drive. O aspecto do drive é idêntico ao de um drive de disquetes de 1.44 MB. Pode operar com disquetes comuns de 1.44 MB (coisa que o ZIP Drive não faz) e também com os seus superdisks de 120 MB. Está disponível em modelos IDE, SCSI, paralelo e USB. Figura 35.4 Drive LS-120 e seu disquete. JAZ Drive Também produzido pela Iomega, o JAZ Drive possui capacidades de 1 GB e 2 GB. Tanto a mídia quanto o drive são mais caros que os correspondentes do ZIP Drive. 35-4 Hardware Total Figura 35.5 JAZ Drive interno. Discos óticos A Pinnacle Micro é uma das principais empresas especializadas neste tipo de disco, oferecido com capacidades de 5 GB e superiores. Em geral esses discos utilizam interfaces SCSI, e sua instalação não é muito diferente das dos demais modelos apresentados neste capítulo. Sendo discos mais caros e mais sofisticados, é bem menor o seu volume de vendas, e é bem mais difícil encontrá-los no mercado. Apesar disso são boas soluções para quem precisa armazenar muitos gigabytes com alto desempenho. CDs e DVDs graváveis Para quem precisa armazenar até 650 MB de dados e deseja que possam ser lidos em um grande número de computadores, uma excelente solução é utilizar discos CD-R e CD-RW. Na faixa de gigabytes, temos o DVD-RAM, e os DVDs graváveis. Fitas magnéticas Para quem precisa armazenar muitos e muitos gigabytes com o menor custo possível e quando a questão do desempenho não é prioritária, a melhor solução é utilizar fitas magnéticas. Discos removíveis tornam-se uma solução anti-econômica para este caso. Instalando um Zip Drive IDE Mostraremos agora como fazer a instalação de um ZIP Drive IDE, sem dúvida um dos mais populares drives para discos removíveis. Usaremos como exemplo o modelo de 100 MB. A instalação do modelo de 250 MB é idêntica. Configurando os jumpers do Zip Drive IDE Capítulo 35 – Discos removíveis 35-5 A primeira providência é decidir em qual interface o drive será ligado. A maioria dos PCs possui um disco rígido ligado na interface IDE primária e um drive de CD-ROM configurado como Master, ligado na interface IDE secundária. A melhor forma de instalar o ZIP Drive IDE é configurá-lo como Slave (configuração de fábrica) e ligá-lo na interface IDE secundária. Não esqueça neste caso de conferir se o drive de CD-ROM está realmente configurado como Master. A figura 6 mostra como configurar os jumpers do ZIP Drive IDE. *** 35% *** Figura 35.6 Configurando os jumpers em um ZIP Drive IDE. É recomendável usar no CMOS Setup o comando Auto Detect IDE, para que o ZIP Drive seja reconhecido pelo BIOS. Se for detectado como None, entre no Standard CMOS Setup e programe o Secondary Slave como AUTO. Feito isto, logo após a contagem de memória, o ZIP Drive será detectado, sendo apresentada na tela a indicação: Secondary Slave: Iomega ZIP-100 ATAPI A identificação poderá ser diferente, dependendo da versão do firmware (software armazenado em ROM) do ZIP Drive. Mesmo que não seja detectado e indicado na tela durante o boot, continue com o processo de instalação. Muitos BIOS antigos não informam na tela a presença do ZIP Drive, apesar do mesmo funcionar perfeitamente, sendo detectado pelo Windows. Detecção automática pelo Windows Assim que for dada partida no Windows, o ZIP Drive será automaticamente reconhecido (assim como acontece com os drives de CD-ROM). Nem mesmo aparecerá a mensagem Novo hardware detectado. Simplesmente o ZIP Drive passará a constar no Gerenciador de dispositivos, na seção 35-6 Hardware Total Unidades de disco (figura 7) e na janela Meu Computador como um disco removível (figura 8). Figura 35.7 O ZIP Drive IDE constará como uma unidade de disco no Gerenciador de dispositivos. A partir de agora podemos utilizar no ZIP Drive, todas as operações que usamos com outros discos removíveis, como por exemplo, os disquetes. Figura 35.8 O ZIP Drive aparece como um disco removível na janela Meu Computador. Ao selecionarmos o ZIP Drive no Gerenciador de Dispositivos e usarmos o botão Propriedades, será mostrada uma janela como a da figura 9. Podemos ativar aqui alguns recursos disponíveis para outros tipos de disco, como o AutoRun (marcar a opção Inserir notificação automaticamente), e alterar a letra usada pelo drive. Capítulo 35 – Discos removíveis 35-7 Figura 35.9 Configurações do ZIP Drive no Gerenciador de Dispositivos. Ao clicarmos o ícone do ZIP Drive na janela Meu Computador com o botão direito do mouse e escolhermos no menu a opção Propriedades, será apresentado um quadro da figura 10. Observe a capacidade total do disco: 100.431.872 bytes. São na verdade 95,7 MB (devemos lembrar que 1 MB é igual a 1.048.576 bytes, e não 1.000.000 bytes como os fabricantes de discos passaram a considerar nos últimos anos). Figura 35.10 Um ZIP Disk armazena pouco mais de 100 milhões de bytes. 35-8 Hardware Total Normalmente não ocorre, mas em qualquer drive de disco removível, existe algum tipo de mecanismo de emergência para retirar o disco caso fique preso, devido a um defeito. O ZIP Drive IDE possui na sua parte traseira um pequeno orifício (figura 11) de emergência para ejetar um disco eventualmente preso. Com o computador desligado, introduzimos um clipe de papel e o disco sairá facilmente do drive. *** 35% *** Figura 35.11 Ejeção de emergência. Utilitários do ZIP Drive Uma vez reconhecido pelo Windows, o ZIP Drive já pode ser usado normalmente. É entretanto recomendável fazer a instalação dos utilitários que o acompanham em um CD-ROM. Podemos ainda fazer o download dos utilitários mais recentes, em http://www.iomega.com. Os utilitários do ZIP Drive são oferecidos em vários idiomas, inclusive o português (figura 12). Não fique espantado se encontrar pelo caminho, termos de informática utilizados em Portugal, como écran ao invés de monitor, e outros “aportuguesamentos” semelhantes). Figura 35.12 Os utilitários do ZIP Drive, fornecidos no CD-ROM que o acompanha, são oferecidos em vários idiomas. O programa de instalação dos utilitários fará uma busca dos dispositivos Iomega presentes. Se tudo correr bem (e correrá, já que o ZIP Drive já foi Capítulo 35 – Discos removíveis 35-9 reconhecido pelo Windows), será apresentado um quadro como o da figura 13. No nosso exemplo, o drive foi inicialmente instalado como E, mas utilizamos o seu quadro de propriedades (figura 9) para alterar a letra para H. Figura 35.13 O ZIP Drive foi detectado pelo programa de instalação dos utilitários. A seguir será apresentado um quadro (figura 14) no qual selecionamos os utilitários a serem instalados. No nosso exemplo optamos por instalar todos os utilitários oferecidos. Figura 35.14 Escolhendo os utilitários a serem instalados. Terminada a instalação dos utilitários, devemos reiniciar o computador. Poderemos então observar pequenas diferenças na janela Meu Computador. Por exemplo, o ícone do ZIP Drive torna-se diferente do ícone padrão utilizado pelo Windows (figura 15). 35-10 Hardware Total Figura 35.15 O ZIP Drive passa a ter um ícone diferente após a instalação dos utilitários. Outra diferença fundamental é que sempre que colocarmos um novo disco no Drive, será aberta automaticamente uma janela mostrando o seu conteúdo, da mesma forma como se fosse aplicado um clique duplo sobre o ícone do drive. Outra diferença é que ao usarmos o comando Desligar, o disco existente no drive será automaticamente ejetado. *** 35% *** Figura 35.16 O menu do ZIP Drive passa a ter novos comandos. Ao aplicarmos um clique com o botão direito do mouse sobre o ícone do ZIP Drive na janela Meu Computador, veremos que o menu passou a ter novos comandos (figura 16). Temos agora um comando para a formatação de ZIP Disks. Podemos escolher entre a formatação curta (apagamento de arquivos) e a longa, que realiza uma verificação na superfície do disco. Capítulo 35 – Discos removíveis 35-11 Figura 35.17 Comando de formatação de um ZIP Disk. Observe que temos uma opção de tornar o disco inicializável (copiar arquivos do sistema). Esta opção permite executar um boot com um ZIP Disk, mas para que isto funcione é preciso que o BIOS da placa de CPU possua suporte ao ZIP Drive, permitindo que o mesmo possa ser incluído na seqüência de boot. As placas de CPU de fabricação mais recente (meados de 1997 em diante, aproximadamente) atendem a essas condições. O comando Proteger é mostrado na figura 18. Podemos entre outras coisas, tornar um disco protegido contra gravação. O ZIP Disk não possui travas físicas para proteção contra gravação, como ocorre com disquetes, fitas e outros meios removíveis. A proteção é feita por software. Nesta proteção contra gravação podemos opcionalmente adicionar uma senha. Sem saber a senha, o disco não poderá ser desprotegido. A proteção contra leitura e gravação torna o disco inacessível, a menos que o usuário forneça a senha correta. Figura 35.18 Protegendo um ZIP Disk. 35-12 Hardware Total O comando Copiar Máquina (tradução mal feita, deveria ser Máquina de Copiar = Copy Machine) é uma espécie simplificada de backup (figura 19). Os dados existentes em um drive são copiados diretamente para ZIP Disks, porém sem utilizar compressão de dados. É como se usássemos comandos usuais de cópia do Windows, com a distribuição automática por vários discos na medida do necessário. Figura 35.19 O comando Copy Machine. Além dos comandos que aparecem no menu de propriedades do ZIP Drive, temos ainda alguns utilitários no menu Iniciar / Programas / Iomega Tools. O mais importante é o programa de backup (figura 20), similar a outros disponíveis no mercado. Este programa é usado apenas para fazer backup. Para recuperar dados usamos um outro programa independente, o Restore, também localizado no menu Iomega Tools. Capítulo 35 – Discos removíveis 35-13 Figura 35.20 O programa de backup que acompanha o ZIP Drive. Temos outras opções de backup disponíveis. Podemos por exemplo utilizar o programa de backup que acompanha o Windows. Este programa é totalmente compatível com o ZIP Drive. Basta selecionar os arquivos a serem salvos e ao indicar o local onde será armazenado, selecionar o ZIP Drive. O mesmo processo pode ser utilizado por qualquer tipo de disco removível. Uso do Zip Drive IDE no modo MS-DOS Encontramos no diretório de instalação dos programas da Iomega (C:\Arquivos de Programas\Iomega\Tools) o programa GUEST.EXE. Este é um driver que faz com que o ZIP Drive possa ser usado no modo MS-DOS. Ao ser executado teremos na tela a seguinte mensagem: Driver IOMEGA Guest versão 6.0 Procurando uma letra de unidade para a sua unidade IOMEGA... A sua IOMEGA ZIP-100 é a letra de unidade E: A partir daí o ZIP Drive estará acessível no modo MS-DOS, até que o computador seja reinicializado. ZIP Drive SCSI ZIP Drives SCSI são oferecidos em modelos internos e externos. A operação desses dispositivos é idêntica à dos outros modelos de ZIP Drive, apesar da instalação de hardware ser um pouco diferente. Instalação de hardware de um Zip Drive SCSI interno Esta instalação é análoga à de qualquer outro dispositivos SCSI. É preciso definir o SCSI ID e a terminação, de acordo com as regras do padrão SCSI. 35-14 Hardware Total Na parte traseira do modelo SCSI interno existem jumpers para definir o SCSI ID (de 0 a 7) e os terminadores (figura 21). Figura 35.21 Jumpers de um ZIP Drive SCSI interno. Conectamos o ZIP Drive na placa controladora SCSI através do cabo de 50 vias apropriado. Podemos utilizar placas SCSI universais, como as produzidas pela Adaptec, ou então utilizar uma placa SCSI simplificada, fornecida opcionalmente com o ZIP Drive SCSI. Em geral esta placa acompanha os drives que são vendidos em kit, em uma caixa. Já os drives vendidos em forma avulsa (OEM) em geral não são acompanhados de cabo nem placa de interface. Mais adiante mostraremos a detecção do ZIP Drive pelo Windows e a instalação de software. Instalação de um Zip Drive SCSI externo Esta instalação requer a seleção de um SCSI ID e a configuração dos terminadores de acordo com o padrão SCSI. Na parte traseira do ZIP Drive SCSI externo existem microchaves para selecionar o SCSI ID (as únicas opções são 5 e 6) e para ativar e desativar a terminação (figura 22). Figura 35.22 Seleção de SCSI ID e terminação em um ZIP Drive SCSI externo. Capítulo 35 – Discos removíveis 35-15 Quando o ZIP Drive SCSI é o único dispositivo externo, devemos ligá-lo ao computador usando o conector da esquerda (figura 23). Figura 35.23 Conexão do ZIP Drive SCSI externo ao computador. O ZIP Drive SCSI também pode ser ligado em cadeia, como mostra a figura 24. Note que sua instalação não precisa necessariamente ser feita na extremidade da cadeia. Pode ser feita no meio da cadeia, desde que sejam usados cabos SCSI apropriados, e que todos os dispositivos do ZIP Drive até o fim da cadeia sejam de 8 bits, um requisito normal no padrão SCSI. Figura 35.24 O ZIP Drive pode ser ligado em cadeia. Feita a conexão devemos ligar o computador e realizar as etapas de instalação de software, que são comuns aos modelos internos e externos. Detecção pelo Windows e instalação de utilitários Uma vez que a placa controladora SCSI esteja corretamente instalada (cheque no Gerenciador de Dispositivos) e que o ZIP Drive SCSI esteja corretamente conectado (o mesmo se aplica ao modelo interno e ao externo), com o SCSI ID configurado e a terminação programada, ligamos o 35-16 Hardware Total computador e o Windows irá detectá-lo. Constará no Gerenciador de Dispositivos, na área Unidades de disco (figura 25). Assim como ocorre com outros discos removíveis, podemos usar o botão Propriedades para ter acesso a algumas configurações, como por exemplo alterar a letra da unidade. Figura 35.25 O ZIP Drive SCSI consta no Gerenciador de Dispositivos. O ZIP Drive SCSI aparecerá então na janela Meu Computador como sendo um Disco removível (figura 26). A partir daí podemos utilizá-lo normalmente, como se fosse um disquete de altíssima capacidade. Figura 35.26 O ZIP Drive SCSI aparece como um disco removível. Instalação de utilitários Capítulo 35 – Discos removíveis 35-17 Daqui em diante, as demais etapas de instalação e a utilização são análogas às já apresentadas para o modelo IDE. Devemos fazer a instalação do software que acompanha o ZIP Disk SCSI. Isto fará com que sejam adicionados novos comandos ao menu obtido quando clicamos o ZIP Drive com o botão direito do mouse (formatar, proteger, Copy Machine, etc.). Os utilitários que são usados no modelo IDE também funcionam no modelo SCSI. Leia então a seção sobre utilitários do modelo IDE, já apresentada neste capítulo. Acessando o Zip Drive SCSI no modo MS-DOS Encontramos no diretório de instalação dos programas da Iomega (Arquivos de Programas\Iomega\Tools) o programa GUEST.EXE. Este é um driver que faz com que o ZIP Drive possa ser usado no modo MS-DOS. Ao ser executado teremos na tela a seguinte mensagem: Driver IOMEGA Guest versão 6.0 Procurando uma letra de unidade para a sua unidade IOMEGA... A sua IOMEGA ZIP-100 é a letra de unidade E: A partir daí o ZIP Drive estará acessível, até que o computador seja reinicializado. Zip Drive paralelo Depois do sucesso do ZIP Drive, modelos IDE, USB e SCSI passaram a ser oferecidos, mas o primeiro modelo a chegar ao mercado foi o externo paralelo. Graças à sua instalação facílima, tornou-se bastante popular, podendo ser instalado por qualquer usuário. Instalando um Zip Drive paralelo O ZIP Drive paralelo é acompanhado de um adaptador AC e um cabo para a conexão na porta paralela do computador. A figura 27 mostra a parte traseira do ZIP Drive paralelo. Temos dois conectores paralelos, sendo que um deve ser ligado na interface paralela do PC, e o outro deve ser ligado na impressora. Desta forma, o ZIP Drive ficará localizado entre a impressora e o PC. A impressora poderá continuar sendo utilizada normalmente, compartilhando a interface paralela com o ZIP Drive. 35-18 Hardware Total Figura 35.27 Parte traseira do ZIP Drive. Ainda na parte traseira encontramos um orifício de emergência para ejetar o disco em caso de falta de energia, defeito no adaptador DC ou outra situação que impeça a ejeção normal do disco. Figura 35.28 Conexão do ZIP Drive na porta paralela do PC. Usamos o cabo paralelo que acompanha o ZIP Drive para fazer a sua conexão com o computador (figura 28). Observe que no cabo, um dos conectores está indicado com “ZIP”. Este é o lado usado para a conexão no ZIP Drive. Para fazer esta conexão, tanto o computador como o ZIP Drive devem estar desligados. Se o PC possui uma impressora, esta não será mais ligada diretamente na interface paralela do PC, e sim, no segundo conector existente na parte traseira do ZIP Drive. Esta ligação é feita com o próprio cabo que antes ligava a impressora ao PC. O ZIP Drive é “esperto” o suficiente para saber quais comandos são destinados a ele e quais são destinados à impressora. A figura 29 ilustra a ligação entre o ZIP Drive e a impressora. Não esqueça que tanto o PC como o ZIP Drive e a impressora devem estar desligados durante essas conexões. Capítulo 35 – Discos removíveis 35-19 Figura 35.29 Conexão da impressora ao ZIP Drive. A seguir fazemos a ligação do adaptador DC no ZIP Drive. O seu fabricante recomenda seguir rigorosamente uma ordem ao ligar o PC e o ZIP Drive: Ligar o ZIP Drive depois, ou então junto com o computador Ligar o ZIP Drive antes do carregamento do sistema operacional Feitas todas as conexões, podemos ligar o PC e o ZIP Drive. O LED verde localizado na parte frontal do ZIP Drive deverá estar aceso (figura 30). O outro LED, de cor amarela, acenderá apenas durante operações de leitura e gravação de dados, ou então ao ejetar o disco. Figura 35.30 Parte frontal do ZIP Drive. Instalação de software Ao contrário dos modelos IDE, SCSI e USB, o ZIP Drive paralelo não é detectado de forma automática pelo Windows. Para que passe a funcionar é preciso que seja instalado o software que o acompanha. O software Iomegaware, fornecido juntamente com o ZIP Drive paralelo, detectará o ZIP Drive que está ligado na porta paralela e fará a instalação dos seus drivers e utilitários. Observe na figura 31 que foi detectado um ZIP Drive. Podemos neste momento escolher uma letra para ser usada pelo ZIP Drive, caso não desejemos usar a letra default (a próxima disponível). No nosso exemplo, usamos para o ZIP Drive a letra H. 35-20 Hardware Total Figura 35.31 Escolhendo uma letra para o ZIP Drive. Depois do software instalado e do computador reiniciado, o ZIP Drive passará a constar na janela Meu Computador (figura 32). Figura 35.32 O ZIP Drive na janela Meu Computador. Se clicarmos o ícone do ZIP Drive com o botão direito do mouse será apresentado um menu com diversos comandos específicos: Copy Machine, Format, Protect, e outros mais. São os mesmos comandos já apresentados quando abordamos anteriormente neste capítulo o ZIP Drive IDE. Encontraremos também a pasta Iomega Tools (Iniciar / Programas / Iomega Tools), com diversos utilitários (figura 33). Um programa bastante útil é o Guest. Este programa é usado quando queremos fazer o ZIP Drive paralelo funcionar em um computador, sem fazer uma instalação definitiva. Outro programa que você deve utilizar é o Parallel Port Accelerator. Capítulo 35 – Discos removíveis 35-21 Figura 35.33 Utilitários do ZIP Drive. Digamos que você deseja transportar dados de um ZIP Disk para o computador de um colega, mas este computador não possui um ZIP Drive. Você deve então conectar o ZIP Drive neste computador e, ao invés de instalar os utilitários do ZIP Drive, executar o programa GUEST95.EXE ou GUEST9X.EXE (este programa pode também ser encontrado no disquete ou CD-ROM que acompanha o ZIP Drive). O GUEST detectará o ZIP Drive e o deixará operacional, podendo ser normalmente acessado, mas apenas na sessão atual. Não serão copiados drivers para o computador hospedeiro, e nem serão feitas alterações no Registro do Windows. Depois que a sessão atual terminar, o ZIP Drive estará então desinstalado. Aumentando o desempenho do Zip Drive paralelo Um programa que certamente vale a pena executar é o Parallel Port Accelerator (figura 34). Este programa determina os possíveis modos de transferência da porta paralela e passa a utilizar o modo mais rápido suportado. Consegue-se desta forma um generoso aumento na taxa de transferência de dados. Antes de executar este programa, feche os demais programas em execução e salve os arquivos abertos. Figura 35.34 O programa Parallel Port Accelerator. Este programa faz seu trabalho de forma bastante rápida. Depois de determinar o modo de maior velocidade, apresenta o quadro da figura 35. 35-22 Hardware Total Figura 35.35 Terminado o processo de aceleração. O que o programa Parallel Port Accelerator faz é configurar a transferência de dados entre o PC e o ZIP Drive em modos de mais alta velocidade, desde que suportados pela interface paralela. Uma interface paralela pode operar de diversos modos. Interfaces mais antigas operam em modos de menor velocidade, e as mais modernas operam em modos de maior velocidade. Os principais modos são: SPP Bidir EPP ECP O modo conhecido como Standard Parallel Port é o mesmo encontrado nos PCs mais antigos, datando dos anos 80. Permite transferir dados com cerca de 150 kB/s. Uma porta paralela padrão é capaz de, a princípio, apenas transmitir dados, e não de receber. Entretanto, entre os seus diversos sinais, existem 5 deles reservados ao recebimento de informações de status da impressora. Vários softwares aproveitam esses 5 bits para fazer a recepção de dados, como é o caso do driver do ZIP Drive. Desta forma, a transmissão (por exemplo, a gravação no ZIP Drive) ocorre em grupos de 8 bits, e a recepção (por exemplo, a leitura do ZIP Drive) é feita em grupos de 4 bits (nibble). Por esta razão, a leitura é mais lenta que a gravação. O modo SPP também é chamado de Standard, Nibble ou Compatibility. As portas paralelas bidirecionais foram a primeira tentativa de obter maiores taxas de transferência. São capazes de transferir e de receber dados em grupos de 8 bits, apesar dessas transferências ocorrerem na mesma velocidade que as transmissões nas portas paralelas tradicionais. Apenas as recepções (por exemplo, leituras do ZIP Drive) têm o desempenho melhorado. As modernas interfaces paralelas são capazes de operar no modo EPP (Enhanced Parallel Port). Além de ser bidirecional, este modo oferece taxas de transferência na faixa de 2 MB/s. Também está disponível nas interfaces paralelas modernas, o modo ECP (Enhanced Capabilities Port). Trata-se de uma porta EPP, mas capaz de realizar transferências por DMA (Acesso Direto à Memória) e com outros recursos adicionais, como por exemplo, compressão de dados. Quando o ZIP Drive é instalado, opera por default no modo Nibble ou SPP. Apesar deste modo funcionar em qualquer interface paralela, sua taxa de transferência é a menor que podemos obter. Quando executamos o programa Parallel Port Accelerator, é verificado qual o tipo de porta paralela presente, e as configurações do driver são alteradas de modo a obter o melhor desempenho oferecido pela porta paralela. Será preciso reiniciar o computador para que as alterações tenham efeito. A princípio devemos usar o programa Parallel Port Accelerator, mas caso este programa não consiga detectar que a porta paralela presente é rápida, podemos alterar a velocidade manualmente, através do Gerenciador de Dispositivos. Capítulo 35 – Discos removíveis 35-23 Figura 35.36 O driver para o ZIP Drive funciona como uma interface SCSI virtual. Curioso é o modo como o ZIP Drive é visto pelo Windows. Quando fazemos a instalação do ZIP Drive, o Windows “pensará” que está sendo instalada uma interface SCSI. Esta “interface” consta no Gerenciador de Dispositivos, como mostra a figura 36. Procure no Gerenciador de Dispositivos o item Controladores SCSI, apliquelhe um clique duplo, e você verá indicado o Iomega Parallel Port Zip Interface. A seguir clique no botão Propriedades, e no quadro apresentado, selecione a guia Configurações, mostrada na figura 37. Encontraremos o campo indicado como Configurações do adaptador, que é programado por default como: /mode:nibble /port:378 /speed:6 Figura 35.37 Configurações do ZIP Drive. 35-24 Hardware Total O modo nibble é o padrão que funciona com qualquer porta paralela. Este é o modo instalado por default, e o programa Parallel Port Accelerator altera este campo em função da interface paralela presente. O parâmetro port indica o endereço da porta paralela usada, e não deve ser alterado caso o ZIP Drive já esteja funcionando. Os seus valores possíveis são 378, 278 e 3BC. Se o ZIP Drive não estiver funcionando, tente descobrir qual é o endereço correto e altere este campo. Para descobrir o endereço correto, use o Gerenciador de Dispositivos, selecione o item Portas (COM & LPT), e aplique um clique duplo sobre o item Porta de Impressora. Selecione então a sua guia Recursos, e você verá um quadro no qual pode confirmar o endereço da porta paralela. O parâmetro speed diz respeito ao intervalo de tempo entre os bytes transmitidos e recebidos do ZIP Drive, e pode variar entre 1 (mais lento) e 6 (mais rápido). Se este valor não estiver igual a 6, tente aumentá-lo para verificar se funciona e se é obtido ganho de velocidade. O grande aumento de velocidade consiste no uso do parâmetro mode. Programado como nibble, o ZIP Drive funcionará, mas a taxa de transferência será baixa. Tente usar outras opções, como bidir, EPP e Fast. É claro que para usar os modos de transferência mais rápidos, é preciso que a porta paralela esteja preparada para suportá-los. Felizmente em todas as placas de CPU Pentium e superiores, a porta paralela pode operar nos modos EPP e ECP. A programação do modo a ser utilizado é feita através do CMOS Setup. Em um item normalmente chamado de Peripheral Configuration, encontramos o modo de operação da porta paralela, que pode ser SPP, EPP e ECP. Programe o modo EPP ou ECP. A seguir dê partida no Windows e verifique se no Gerenciador de Dispositivos, a porta paralela consta como ECP. Caso conste apenas como Porta de impressora, use o comando Adicionar Novo Hardware no Painel de Controle para corrigir a configuração para Porta de impressora ECP. Terminada esta configuração podemos usar novamente o programa Parallel Port Accelerator, ou então alterar manualmente a configuração no quadro da figura 37. Você mesmo pode medir o desempenho das transferências entre o PC e o ZIP Drive. Crie um arquivo de 10 MB (por exemplo, um documento do Word cheio de figuras) e use-o para fazer gravações e leituras entre o PC e o ZIP Drive. Dividindo 10.000 kB pelo tempo de transferência (que você deve cronometrar), será encontrada a taxa de transferência. Entre um teste e outro Capítulo 35 – Discos removíveis 35-25 é conveniente reiniciar o Windows. A tabela que se segue mostra alguns resultados obtidos: Modo Nibble Bidir EPP Taxa de leitura 63 kB/s 126 kB/s 380 kB/s Taxa de gravação 126 kB/s 126 kB/s 380 kB/s Note que a porta paralela não está localizada no chipset principal da placa de CPU (i440BX, MVP3, i430TX, por exemplo), e sim em um outro chip VLSI normalmente chamado de Super I/O. O funcionamento da porta paralela poderá ser discretamente diferente, dependendo do chip existente na placa de CPU. Quando o programa Parallel Port Accelerator não consegue detectar o chip Super I/O existente na placa de CPU, você pode tentar forçar alguma das configurações abaixo: Modo Nibble Bidir EPP EPPECR SMCEPPECR SMCEPP PC873EPP SL360 Aplicação Mais lento porém compatível com todas as portas paralelas. Bidirecional. Usa 8 bits nas leituras e escritas. Porta paralela EPP. Porta paralela EPP genérica. Porta paralela em chipset SMC Porta paralela em chipset SMC Porta paralela em chipset National Porta paralela em chipset Intel Acessando o Zip Drive paralelo no modo MS-DOS Encontramos no diretório de instalação dos programas da Iomega (C:\TOOLS_95 ou C:\Arquivos de Programas \Iomega\Tools) o programa GUEST.EXE. Este é um driver que faz com que o ZIP Drive possa ser usado no modo MS-DOS. Ao ser executado teremos na tela a seguinte mensagem: Driver IOMEGA Guest versão 6.0 Procurando uma letra de unidade para a sua unidade IOMEGA... A sua IOMEGA ZIP-100 é a letra de unidade E: A partir daí o ZIP Drive estará acessível, até que o computador seja reinicializado. JAZ Drive O JAZ Drive é oferecido exclusivamente no padrão SCSI, podendo ser interno ou externo. Existem entretanto acessórios que permitem a conexão em interfaces SCSI, USB e Firewire. Esses acessórios são simplesmente conversores de barramentos. 35-26 Hardware Total O modelo interno utiliza um conector de 50 vias (SCSI de 8 bits). O modelo externo utiliza um conector SCSI de 50 vias (HPDB50). A figura 38 mostra a programação do SCSI no JAZ Drive interno. A programação default de fábrica é SCSI ID 4. Note que o valor 7 é reservado para a interface SCSI, e os valores 0 e 1 são reservados para discos rígidos que precisam estar ativos na ocasião do boot. Figura 35.38 Programando o SCSI ID em um JAZ Drive interno. O JAZ Drive interno não possui terminadores. Caso esteja localizado em uma extremidade da cadeia SCSI é preciso utilizar um bloco terminador (figura 39). Este bloco é fornecido juntamente com o JAZ Drive, mas também pode ser adquirido separadamente em lojas especializadas em SCSI. Figura 35.39 Usando um terminador SCSI. Na figura 40 vemos um JAZ Drive externo, também no padrão SCSI. Sua instalação é análoga à de outros dispositivos SCSI externos. Capítulo 35 – Discos removíveis 35-27 Figura 35.40 JAZ Drive externo. A figura 41 mostra a parte traseira de um JAZ Drive externo. Uma chave seletora programa o SCSI ID. Dois botões são usados para aumentar e diminuir o número, tornando possível assim selecionar valores entre 0 e 7. Uma microchave é usada para ativar e desativar os terminadores (que são integrados ao drive). Existe um conector para alimentação que deve ser ligado ao adaptador AC que acompanha o JAZ Drive. Temos ainda o botão liga-desliga e dois conectores SCSI de 50 vias, tipo HPDB50. Qualquer um desses dois conectores pode ser usado na conexão com a placa controladora SCSI. Figura 35.41 Parte traseira de um JAZ Drive externo. O JAZ Drive pode ser adquirido acompanhado de uma placa controladora SCSI. Isto é válido tanto para o modelo interno como para o externo. Podemos entretanto utilizar uma placa controladora SCSI padrão, como um dos modelos produzidos pela Adaptec. Assim que o computador é ligado, o JAZ Drive é automaticamente detectado, passando a constar como uma unidade de disco no Gerenciador de dispositivos (figura 42). 35-28 Hardware Total Figura 35.42 O JAZ Drive consta como uma unidade de disco no Gerenciador de Dispositivos. Ao aplicarmos um clique duplo sobre o ícone do JAZ Drive no Gerenciador de Dispositivos termos acesso a um quadro de configurações típicas de dispositivos SCSI, já mostrado anteriormente neste capítulo. O JAZ Drive constará como um disco removível na janela Meu Computador, e já poderá ser utilizado normalmente. Figura 35.43 O JAZ Drive na janela Meu Computador. A próxima etapa é instalar o software que acompanha o JAZ Drive. Esta instalação é similar à apresentada para o ZIP Drive anteriormente neste capítulo. Após a instalação do software o JAZ Drive passará a constar como JAZ 1GB na janela Meu Computador, ao invés de disco removível. Ao clicarmos o ícone do JAZ Drive com o botão direito do mouse será apresentado um menu com comandos análogos aos já apresentados neste capítulo para o ZIP Drive. Encontraremos também diversos utilitários em Iniciar / Programas / Iomega Tools. Capítulo 35 – Discos removíveis 35-29 Acessando o JAZ Drive no modo MS-DOS Encontramos no diretório de instalação dos programas da Iomega (C:\TOOLS_95 ou C:\Arquivos de Programas \Iomega\Tools) o programa GUEST.EXE. Este é um driver que faz com que o JAZ Drive possa ser usado no modo MS-DOS. Ao ser executado teremos na tela a seguinte mensagem: Driver IOMEGA Guest versão 6.0 Procurando uma letra de unidade para a sua unidade IOMEGA... A sua IOMEGA JAZ 1GB é a letra de unidade E: A partir daí o JAZ Drive estará acessível, até que o computador seja reinicializado. LS-120 IDE Este drive é similar a um drive de disquetes de 3½”, exceto pelo fato de usar disquetes especiais, com capacidade de 120 MB. Pode ainda usar os outros disquetes de 3½”, ou seja, 1.44 MB e 720 kB. É também chamado de Superdisk ou a:drive. Prometia ser um forte concorrente para o Zip Drive, entretanto não foi o que ocorreu. O Zip Drive ainda é o disco removível mais usado em todo o mundo. Ainda assim é importante apresentar também o LS-120, pois isso aumenta a bagagem técnica do leitor. Instalação de hardware do LS-120 Antes de realizar a sua instalação é conveniente checar alguns detalhes importantes sobre hardware. O fabricante recomenda que seja instalado na interface IDE secundária, junto com o drive de CD-ROM. De um modo geral, devemos dar preferência ao uso de discos rígidos na interface IDE primária, e outros dispositivos, como drive de CD-ROM, LS-120 ou ZIP Drive IDE na interface IDE secundária. Se você quiser, pode instalar o drive de CD-ROM na interface IDE existente na placa de som, caso exista, mas saiba que esta interface em geral apresenta desempenho menor que o das interfaces da placa de CPU. Estando o LS-120 e um drive de CD-ROM IDE ligados na interface IDE secundária, é recomendável que o LS-120 seja configurado como Master, e o drive de CD-ROM como Slave. A razão disso é que determinados modelos de drives de CD-ROM não podem operar como Master em uma interface na qual existe um Slave. Para evitar problemas, deixamos o drive de CD-ROM como Slave e o LS-120 como Master, já que o LS-120 sempre será capaz de operar em todas as modalidades (Master, Slave, ou Master com Slave). 35-30 Hardware Total A figura 44 mostra os jumpers e as conexões de um drive LS-120. Façamos então o LS-120 operar como Master, e o drive de CD-ROM como Slave. Figura 35.44 Conexões na parte traseira de um LS120. Uma vez estando com os drives conectados e ligados na fonte de alimentação, devemos usar o CMOS Setup para fazer a detecção desses drives. Podemos usar o comando Auto Detect IDE. Dependendo do BIOS, o LS-120 poderá ser detectado como LS-120, ou como FLOPTICAL. Em alguns BIOS poderá simplesmente não ser detectado, ou então detectado como sendo um disco rígido. Não se preocupe, pois a detecção indevida não impedirá o seu funcionamento. Não esqueça de verificar se a interface IDE secundária está habilitada. Isto é feito no comando Peripheral Configuration ou similar. Instalação no Windows No Windows 98 e superiores a instalação do LS-120 é muito simples, graças à presença do seu suporte nativo. Desta forma, não é preciso instalar drivers adicionais. Assim que o Windows for inicializado, o LS-120 será reconhecido como um Disquete de 3½” B, aparecendo na janela Meu Computador (figura 45). Figura 35.45 O LS-120 aparece como um drive de disqutes. No Gerenciador de Dispositivos, o LS-120 aparecerá como uma unidade de disco (figura 46). Capítulo 35 – Discos removíveis 35-31 Figura 35.46 O LS-120 no Gerenciador de Dispositivos. Podemos agora usar comandos normais do Windows para formatar disquetes de 120 MB. Para isto basta clicar o ícone do LS-120 com o botão direito do mouse e no menu apresentado escolher a opção formatar. A operação demorará alguns segundos (formatação rápida) ou alguns minutos (formatação completa). Uma vez formatado, o disquete de 120 MB já pode ser usado para operações normais de leitura e gravação de dados, backup, etc. Boot pelo LS-120 É possível executar um boot pelo LS-120, dependendo da versão do BIOS do seu PC. As versões que passaram a suportar o LS-120 como um dispositivo capaz de executar boot são: Fabricante Award AMI Phoenix Versão a partir de 4.51PG a partir de 6.26.02 a partir da versão 6.0 É preciso também alterar a seqüência de boot no Advanced CMOS Setup. Normalmente são usadas as opções A: C: ou C: A:, mas esses BIOS oferecem ainda opções como: LS120, C C, LS120 Deixando este item programado como “LS120, C”, o boot será feito pelo LS120, bastando que seja colocado um disquete com boot. Cuidado entretanto com a versão do sistema operacional deste disquete. Apenas o Windows 95 35-32 Hardware Total OSR2 e superiores (98, 98SE, ME, XP...) permitem um boot com um disquete de 120 MB. Versões anteriores do Windows podem realizar um boot pelo LS-120, mas apenas usando disquetes de 1.44 MB ou 720 kB. Quando executamos um boot pelo LS-120, ele passará a ser reconhecido como drive A. O drive de disquetes A terá seu nome automaticamente trocado para B. Para que o boot pelo LS-120 seja possível, é também preciso que o disquete tenha sido formatado com a opção Copiar os arquivos de sistema. Usando o LS-120 no modo MS-DOS Em versões do Windows a partir do 95OSR2, o LS-120 funciona perfeitamente no modo MS-DOS, desde que o BIOS possua suporte (veja no item anterior as versões de BIOS que possuem este suporte). Se a versão do BIOS for mais antiga, ou se for preciso usar LS-120 no modo MS-DOS sob o Windows 95 ou o OSR1, será preciso utilizar no CONFIG.SYS, o driver LS120.SYS. Este driver dá acesso ao LS-120 no modo MS-DOS e é encontrado no disquete que é fornecido juntamente como LS-120. É usado na forma: DEVICE=LS120.SYS Ao ser instalado, este driver detecta automaticamente a interface IDE na qual o LS-120 está conectado. Se esta detecção não funcionar, adicione parâmetros que definem o endereço e a interrupção usada pela interface. Por exemplo, se o drive está ligado na interface IDE secundária, use o comando na forma: DEVICE=LS120.SYS /P:170 /I:15 O fabricante alerta que se na execução deste driver, for apresentada a mensagem “Drive not Ready”, você deve retirar o disquete do LS-120 e tentar novamente o boot. Formatação de disquetes comuns O LS-120 pode ler e gravar disquetes comuns de 3½” (1.44 MB e 720 kB). Entretanto, um cuidado deve ser tomado no que diz respeito à formatação incondicional (aquela que cria trilhas e setores, obtida quando é usado o comando FORMAT A:/U ou quando o disquete nunca foi formatado) desses disquetes. Quando um disquete comum é gravado no LS-120, poderá ser lido sem problemas em qualquer outro drive, seja ele de disquetes de 3½”, Capítulo 35 – Discos removíveis 35-33 seja ele outro LS-120. Apenas deve ser evitado fazer a formatação incondicional de disquetes comuns de 3½” (1.44 MB ou 720 kB) em um LS120. Formatação de disquetes de 120 MB O comando de formatação existente no Windows não faz aquilo que chamamos de formatação incondicional, ou formatação física. Este tipo de formatação faz uma nova magnetização nas trilhas e setores do disco. Disquetes de 120 MB já são formatados fisicamente na fábrica, e você pode manter esta formatação, não sendo necessário fazer formatação física ou incondicional. Faça apenas a formatação rápida do Windows para apagar os arquivos, e a formatação completa para que seja feita uma procura por setores defeituosos. Entretanto, se existirem muito setores defeituosos (em um disco que sofreu ação de campos magnéticos fortes, por exemplo), você poderá tentar recuperá-los através de uma formatação física (ou incondicional). A formatação incondicional de disquetes de 120 MB pode ser feita com o programa FORMAT.COM do Windows (FORMAT A: /U). A operação dura cerca de 40 minutos. Medidas de desempenho Discos removíveis possuem em geral desempenho modesto. São muito mais velozes que disquetes, porém mais lentos que discos rígidos e drives de CDROM de última geração. Assim como ocorre com outros tipos de disco, o desempenho depende da taxa de transferência e do tempo de acesso. De um modo geral, gravar ou ler um arquivo de grande tamanho é mais rápido que gravar ou ler um grande número de arquivos de menor tamanho, com capacidade equivalente. Para dar uma idéia do desempenho dos discos apresentados neste capítulo, apresentamos quatro tipos de medidas: 1) Gravação de um arquivo de 100 MB (seqüencial) 2) Leitura de um arquivo de 100 MB (seqüencial) 3) Gravação de um grupo de vários arquivos totalizando 100 MB (aleatória) 4) Leitura de um grupo de vários arquivos totalizando 100 MB (aleatória) Note que chamamos de leituras e gravações seqüenciais, aquelas que operam sobre um único arquivo de grande tamanho, e chamamos de aleatórias aquelas que envolvem um grande número de arquivos de menor tamanho. Os resultados obtidos são convertidos em taxa de transferência, obtidos pela divisão da capacidade total (100 MB) pelo tempo de leitura ou gravação. Em 35-34 Hardware Total todas as medidas, as leituras são feitas pela transferência dos dados do disco removível para um disco rígido modelo AD32500, da Western Digital, e as gravações são feitas no sentido inverso. Acrescentamos também medidas feitas em um disco rígido similar e em um drive de CD-ROM 40x. Disco Entre dois discos rígidos Drive de CD-ROM 40x ZIP Drive paralelo (ECP) ZIP Drive IDE ZIP Drive SCSI JAZ Drive LS-120 Gravação seqüencial 2860 kB/s 340 kB/s 640 kB/s 640 kB/s 1000 kB/s 190 kB/s Leitura seqüencial 2860 kB/s 3125 kB/s 410 kB/s 790 kB/s 790 kB/s 1800 kB/s 260 kB/s Gravação Aleatória 2250 kB/s 320 kB/s 570 kB/s 610 kB/s 890 kB/s 180 kB/s Leitura aleatória 2250 kB/s 1380 kB/s 400 kB/s 750 kB/s 770 kB/s 1750 kB/s 230 kB/s Observamos que entre todos os discos removíveis analisados, o JAZ Drive é o que apresentou melhor desempenho, comparável ao de um disco rígido de pequeno porte. O LS-120 é o mais lento de todos, comportando-se como um drive de disquetes veloz (um disquete comum opera com cerca de 45 kB/s). Bastante acentuada é a diferença de desempenho de um ZIP Drive IDE em relação ao modelo paralelo. O modelo SCSI apresenta desempenho praticamente igual ao do modelo IDE. Outros modelos de discos removíveis Certamente seria difícil abordar em um capítulo, todos os modelos de discos removíveis existentes no mercado. Além dos apresentados aqui, temos ainda o ZIP Drive de 250 MB, o JAZ Drive de 2 GB (Iomega), além de outros discos produzidos por diversos outros fabricantes. Ainda assim, seus processos de instalação utilização são muito parecidos com os dos discos exemplificados aqui. Com essas informações o leitor não terá dificuldade para instalar e operar qualquer tipo de disco removível. ////////// FIM ////////////// Capítulo 36 Unidades de fita Fitas: prós e contras Até poucos anos atrás, a fita magnética era o principal meio utilizado para fazer backup. O outro meio também utilizado, apesar de menos comum, era o disco removível. Tanto as unidades de fita magnética quanto os drives para discos removíveis eram equipamentos relativamente caros, e a grande maioria dos usuários não os utilizava. Nos PCs típicos, o único meio de armazenamento usado para backup era o disquete de 1.44 MB. No final dos anos 80 era possível fazer o backup de um disco rígido inteiro utilizando uma ou duas dúzias de disquetes. Logo surgiram discos rígidos de elevada capacidade e popularizou-se o uso de imagens, sons e vídeos, resultando em arquivos muito grandes. O disquete deixou de ser um meio prático para fazer backup em larga escala, já no início dos anos 90. Seu uso para backup é muito limitado. Certos tipos de arquivos gerados pelo usuário ainda cabem em disquetes, como por exemplo, planilhas e textos. Gráficos também podem ser armazenados em disquetes, mas quando a resolução é muito alta, os arquivos resultantes são muito grandes e não cabem em disquetes. Hoje existem opções baratas de discos removíveis de alta capacidade, como ZIP Drive, CD-RW e outros. As fitas magnéticas ainda continuam ocupando o seu lugar no mercado. Para PCs mais simples, existem opções de unidades de fita com capacidades de 1 GB ou mais. Para servidores encontramos unidades com capacidade de algumas dezenas, ou até centenas de GB. Nessas elevadíssimas capacidades, os discos removíveis ainda não estão disponíveis. 36-2 Hardware Total Figura 36.1 Disco ótico e unidade de DVD-RAM da Pinnacle Micro. Figura 36.2 Unidade de fita Onstream de 30 GB. Um dos discos removíveis de maior capacidade é o Ultra 5.2, produzido pela Pinnacle Micro (www.pinnaclemicro.com), com capacidade de 5,2 GB por disco. Já uma excelente unidade de fita, a Onstream ADR2.60, usa fitas com capacidade de 30 GB. Veja a comparação entre esses dois produtos: Produto Ultra 5.2 ADR2.60 Tipo Disco ótico Fita Capacidade 5.2 GB 30 GB Custo do drive $1.600 $300 Custo da mídia $100 $40 Devido aos baixos preços do drive e da mídia, aliados à maior capacidade de armazenamento, a unidade de fita citada leva vantagem sobre o disco ótico, mesmo se levarmos em conta que a fita tem acesso mais lento que o disco. Observe que as capacidades indicadas na tabela acima são aquelas que chamamos capacidade nativa, ou seja, sem usar compressão de dados. Como os programas de backup realizam compressão de dados, obtendo um índice de compressão em torno de 2:1, a maioria dos fabricantes de unidades de fita indicam a capacidade comprimida, duas vezes maior que a capacidade nativa. A unidade de fita citada acima tem 60 GB de capacidade comprimida, e 30 GB não comprimida. Tanto os discos óticos como as unidades de fita são também vendidas na forma de libraries. Por exemplo, uma tape library é um rack no qual estão reunidos diversas unidades de fita. Como resultado, a capacidade total é bem maior. Esses equipamentos são bastante caros, e usados em servidores e instalações de maior porte. Capítulo 36 – Unidades de fita 36-3 De um modo geral, apesar do acesso mais lento, as fitas magnéticas permitem o armazenamento de maiores quantidades de dados a um custo mais baixo. Tanto as mídias quanto os drives apresentam custos bem inferiores, se comparados aos discos óticos. Devido a essas vantagens, as fitas magnéticas ainda continuam ocupando um lugar de destaque nos meios de armazenamento de dados. Tipos e capacidades Existem vários tipos de fitas, e nem todas são compatíveis entre si. Isto deve ser levado em conta quando as fitas devem ser usadas para distribuição de dados para diversos computadores. É precioso ter a certeza de que os computadores que receberão os dados possuem unidades de fita compatíveis com o formato utilizado. Por exemplo, não poderemos enviar dados em uma fita DAT de 4 mm para um computador que possui uma unidade de fita do tipo Travan. Alguns padrões dizem respeito ao formato do cartucho e à largura da fita. Outros padrões dizem respeito à forma como os dados estão gravados na superfície da fita. A transportabilidade dos dados depende do atendimento desses padrões. Quando o objetivo do uso de uma unidade de fita é simplesmente fazer backup, e não transportar dados, a questão da compatibilidade torna-se menos importante. Certos padrões possuem características próprias que os distinguem dos demais. Alguns oferecem taxas de transmissão mais lentas e utilizam unidades de fita mais baratas. São indicados para computadores de porte pequeno e médio. Outros padrões oferecem maiores taxas de transmissão e usam unidades de fita mais caras. São indicados para computadores de maior porte, como é o caso dos servidores. Vejamos a seguir alguns padrões usados por unidades de fita e algumas de suas características. Famílias DC2000 e DC600 São inúmeros os cartuchos de fita magnética nos quais a fita possui a medida de 1/4 de polegada (6,35 mm). Cartuchos descendentes do DC2000 são usados em drives de 3½” e medem aproximadamente 6,1 cm x 8,1 cm (figura 3). Os cartuchos de 5,25" são descendentes do DC600, e medem aproximadamente 10 cm x 15 cm (figura 4). 36-4 Hardware Total Figura 36.3 Cartuchos de 3 ½” série DC2000. Freqüentemente esses cartuchos são chamados de QIC (Quarter inch Cartridge). Na verdade, QIC é uma organização encarregada de estabelecer padrões para fitas magnéticas em seus vários aspectos, tais como características mecânicas, interface, método de gravação, compatibilidade, etc. Por exemplo, o padrão QIC-3210-MC diz respeito aos cartuchos de 3½” para a capacidade de 1,8 GB. Figura 36.4 Cartuchos de 5¼”. Cartuchos de 3½” levam o sufixo MC (Mini Cartridge), como por exemplo, QIC-80-MC. Os cartuchos de 5,25" levam o sufixo DC (Data Cartridge), como por exemplo, QIC-5010-DC. Os primeiros cartuchos de 3½” são descendentes do DC2000, que utilizava o padrão QIC-40 e tinha capacidade de 40 MB. Muitas vezes os cartuchos são designados pelo padrão QIC que utilizam, outras vezes pelo nome do modelo, dado pelo fabricante. Por exemplo, cartuchos DC2120 armazenam 120 MB e seguem o padrão QIC80-MC. A maioria dos fabricantes de fitas usa para este cartucho a denominação DC2120, mas esta padronização nem sempre ocorre com os modelos de mais altas capacidades, o que pode tornar um pouco difícil a seleção do cartucho correto. Felizmente existem sites de fabricantes de cartuchos nos quais o usuário informa a marca e modelo da unidade de fita, e a partir daí é apresentada uma lista com os modelos de cartuchos compatíveis. Através do site **** http://www.gigatek.com ***** , este tipo de informação é obtida. Capítulo 36 – Unidades de fita 36-5 Outro cuidado que deve ser tomado é que cada padrão QIC pode ser usado por vários tipos de cartuchos, com vários formatos. Por exemplo, o padrão QIC-80 é usado por cartuchos DC2080 (80 MB), DC2120 (120 MB) e DC2120XL (170 MB). Para cada padrão podem ser encontradas diferenças em capacidades, dependendo do comprimento e da largura da fita utilizada. Para muitos padrões podem ser usadas fitas de 8 mm ou de 1/4 de polegada (6,35 mm). Desta forma, diferentes capacidades são obtidas. A tabela que se segue mostra alguns padrões usados por cartuchos de de 3½” com fitas de 1/4". Note que para algumas delas apresentamos ainda o nome do modelo que os fabricantes normalmente utilizam. Infelizmente para a maioria dos modelos, os nomes seguidos pelos fabricantes não são padronizados. Modelo DC2000 DC2080 DC2120 DC2120XL Padrão QIC-40-MC QIC-80-MC QIC-80-MC QIC-80-MC QIC-2100-MC QIC-3010-MC QIC-3020-MC QIC-3040-MC QIC-3080-MC QIC-3095-MC QIC-3210-MC Capacidade 40 MB 80 MB 120 MB 170 MB 2,1 GB 340 MB 680 MB 800 MB 1.6 GB 4 GB 1,8 GB Em geral os cartuchos de 3½” são usados em unidades de fita mais simples, com capacidades mais baixas, de menor desempenho e menor custo. Cartuchos de 5¼" são usados em unidades de fita mais caras, com maiores capacidades e maior desempenho. A tabela que se segue mostra alguns padrões QIC usados por cartuchos de 5¼", bem como as suas capacidades quando são usadas fitas de 1/4". Modelo DC6525 DC9100 DC9135 Padrão QIC-525-DC QIC-1000-DC QIC-1350-DC QIC-2GB-DC QIC-4GB-DC QIC-5010-DC QIC-5210-DC Capacidade 525 MB 1 GB 1,35 GB 2 GB 4 GB 13 GB 25 GB DAT Significa Digital Audio Tape. Este tipo de fita era originalmente utilizado para gravar áudio de alta qualidade, e foi posteriormente utilizada para o armazenamento de dados. Surgiu então o padrão DDS (Digital Data 36-6 Hardware Total Storage). Como sempre ocorre em armazenamento em fitas, a capacidade total poderá ser em média duas vezes maior utilizando compressão de dados. Padrão DDS-1 DDS-2 DDS-3 DDS-4 Capacidade 2 GB 4 GB 12 GB 20 GB Figura 36.5 Uma unidade de fita DAT. Fitas DAT possuem 4 mm de largura e utilizam gravação helicoidal (as cabeças formam um formam um pequeno ângulo com a linha da fita). Este método é parecido com o utilizado em fitas para VCR. Como o seu mecanismo é mais complicado que o utilizado por outros tipos de fitas, o custo de uma unidade de fita DAT é relativamente alto para um usuário comum ($500 a $2000). Já as suas fitas são bastante simples e baratas. Leva vantagem portanto quando é necessário utilizar um grande número de fitas, em comparação com outras tecnologias. Figura 36.6 Fita DAT. Capítulo 36 – Unidades de fita 36-7 As unidades de fita DAT utilizam em geral uma interface SCSI ou Firewire. Podem ser internas ou externas, assim como ocorre com a maioria dos dispositivos SCSI. Como foram as primeiras fitas a atingir capacidades na faixa de gigabytes, seu uso tornou-se bastante comum em servidores e PCs nos quais é preciso fazer backup de grandes quantidades de dados. Travan Unidades Travan utilizam uma tecnologia de gravação criada pela 3M (atual Imation) diferente daquela empregada pelos cartuchos das séries DC2000 e DC600. Esta tecnologia permite gravações em altas densidades, resultando em elevadas capacidades, mas os drives são mais simples que os empregados por outras tecnologias, o que resulta em menores custos. Ao longo dos anos foram criados vários formatos Travan: Padrão Travan-1 Travan-2 Travan-3 Travan-4 Tavan NS8 Travan NS20 Travan NS36 Capacidade 400 MB 800 MB 1.6 GB 4 GB 4 GB 10 GB 18 GB As primeiras unidades de fita Travan eram conectadas na interface para drives de disquetes. Os atuais modelos, de capacidades mais elevadas, utilizam interfaces SCSI ou IDE. Devido ao seu custo relativamente baixo, unidades Travan são indicadas para PCs de pequeno e médio porte. Graças aos novos formatos com capacidades mais elevadas (NS8, NS20 e NS36), são também adequados aos PCs equipados com discos rígidos de elevadas capacidades, nos quais é preciso realizar backups de grandes quantidades de dados. Até mesmo para servidores têm se tornado bastante adequado, passando a dividir o mercado com as unidades de fita DAT, de mais alto custo, que até então dominavam o mercado para capacidades superiores a 4 GB. 36-8 Hardware Total Figura 36.7 Unidade de fita Travan. *** 35% *** Figura 36.8 Cartuchos Travan. 8 mm Este tecnologia é semelhante à utilizada pelas fitas DAT, apesar de que fitas Travan também possuem a largura de 8 mm. Seria mais correto dizer cartucho de 8 mm com gravação helicoidal. As fitas Travan, apesar de também terem 8 mm de largura, utilizam gravação linear, ou seja, os dados são gravados em trilhas paralelas à própria fita. As capacidades são bastante elevadas e a transferência de dados é bastante rápida. Exabyte, Sony e Seagate são os seus principais fabricantes. Muito populares entre as fitas de alta capacidade são os modelos produzidos pela Exabyte, com a sua série Mammoth. Capítulo 36 – Unidades de fita 36-9 Figura 36.9 Unidade Mammoth da Exabyte. Unidades de 8 mm podem apresentar diversas capacidades: Padrão 8 mm Mammoth AIT Capacidade 3,5 GB / 5 GB / 7 GB 14 GB / 20 GB / 30 GB 25 GB / 35 GB A tecnologia AIT (Advanced Intelligent Tape) é utilizada pela Sony e Seagate. Possui vários recursos avançados, como uma cobertura especial que garante maior durabilidade, um mecanismo para auto-limpeza, memória Flash ROM embutida no cartucho e melhor desempenho. Figura 36.10 Drives AIT da Seagate. DLT A tecnologia DLT (Digital Linear Tape) foi desenvolvida pela Digital Equipment Corporation e posteriormente adquirida pela Quantum. Tem dominado o mercado de fitas nas capacidades superiores a 10 GB. Atualmente existem várias famílias de unidades de fita DLT produzidas pela Quantum. A tabela abaixo mostra a capacidade nativa das fitas, isto é, sem compressão: Família DLT 4000 DLT 7000 DLT 8000 Capacidade nativa 20 GB 35 GB 40 GB 36-10 SDLT220 Hardware Total 110 GB As fitas DLT apresentam largura de ½” (12,7 mm) e usam o sistema de gravação linear, ao contrário de outras tecnologias para altas capacidades, que usam o sistema de gravação helicoidal. Assim como ocorre com unidades de fita de alta capacidade, os modelos DLT utilizam interfaces SCSI. A figura 11 mostra uma unidade de fita Quantum DLT 7000. Em uma seção posterior deste capítulo apresentaremos mais detalhadamente uma unidade de fita DLT. Figura 36.11 Unidade DLT 7000. Onstream Onstream é mais um fabricante de unidades de fita que produz modelos proprietários, porém com excelente relação custo/capacidade. Suas capacidades nativas são de 15 GB, 25 GB e 30 GB, e os drives custam entre $300 e $700, dependendo do modelo. Modelo DI30 DI30 Fast DP30 USB30 SC30, SC30E SC50, SC50E FW30 ADR30 ADR50, ADR50E ADR2.60IDE Interface IDE IDE EPP USB SCSI-2 SCSI-2 Firewire SCSI-2 SCSI-2 IDE Capacidade nativa 15 GB 15 GB 15 GB 15 GB 15 GB 25 GB 15 GB 15 GB 25 GB 30 GB As unidades de fita da Onstream utilizam uma tecnologia chamada ADR (Advanced Digital Recording), desenvolvida pela Philips. O sistema de gravação é linear, em 8 trilhas. Apesar de ser um produto novo, esses drives têm grande chance de fazer sucesso entre os PCs de médio porte nos quais é preciso arquivar grandes quantidades de dados. Capítulo 36 – Unidades de fita 36-11 Figura 36.12 Unidade de fita Onstream DI30. Desempenho das unidades de fita Além da capacidade, a velocidade de leitura e gravação de uma unidade de fita magnética é um parâmetro importantíssimo. Afinal, quanto maior é a quantidade de dados a serem lidos ou gravados, maior será o tempo envolvido na operação. Para que o tempo não fique excessivamente longo, é preciso que as unidades de fita apresentem taxas de transferência elevadas. Assim como ocorre com os discos rígidos, temos duas taxas de transferência envolvidas: Taxa de transferência da mídia - É a velocidade na qual os dados são transferidos entre a fita e o buffer interno da unidade. Taxa de transferência externa - É a velocidade máxima na qual os dados podem ser transmitidos pela interface usada para a conexão da unidade de fita com o computador. Interfaces SCSI e Ultra IDE são bem velozes, enquanto a interface paralela e a interface para drives de disquetes são as mais lentas. Também são bastante rápidas as interfaces USB 2.0 e Firewire. A taxa de transferência externa é sempre muito maior que a interna. Portanto, é a interna que acaba determinando o desempenho. Os fabricantes costumam indicar o desempenho das suas unidades de fita em MB por segundo, MB por minuto ou MB por hora. Se o tempo é um fator crítico, devemos selecionar uma unidade de fita que apresente maior velocidade de backup. A tabela que se segue mostra alguns exemplos de taxas apresentadas por algumas tecnologias. Note que dentro de uma mesma tecnologia existe muita variação. Diferentes modelos podem apresentar taxas 36-12 Hardware Total bastante diferentes. É preciso consultar as especificações do produto antes da aquisição. Tecnologia DC2000/600 DAT DDS2 DAT DDS3 Travan Travan NS Mammoth AIT DLT ADR Taxas típicas (nativas) 50 kB/s a 150 kB/s 300 kB/s a 800 kB/s 1 MB/s a 1.5 MB/s 50 kB/s a 150 kB/s 1 MB/s a 1.5 MB/s 3 MB/s 3 MB/s 1.5 MB/s a 5 MB/s 1 MB/s a 2 MB/s Tome cuidado, pois muitos fabricantes especificam a taxa de transferência usando compressão de dados. Para uma comparação mais precisa temos que levar em conta a taxa de transferência nativa, ou seja, sem compressão. A taxa com compressão será em média duas vezes maior. Verificação de gravação Assim como ocorre em todas as mídias usadas para backup, é altamente recomendável realizar uma verificação nos dados gravados. Esta verificação consiste em ler novamente os dados recém gravados. Todos os programas de backup possuem este recurso. A verificação dá uma segurança maior aos dados. Passamos a ter certeza de que foram gravados corretamente, não tendo sido danificados por imperfeições na mídia. Esta maior segurança tem um preço, que é o tempo gasto na operação. Gravar e verificar é duas vezes mais demorado que simplesmente gravar sem verificar. Para resolver este problema, as tecnologias mais sofisticadas possuem cabeças capazes de gravar e ler ao mesmo tempo. Desta forma, à medida em que os dados são gravados, é feita uma leitura imediata. Podemos desta forma desabilitar no programa de backup a operação de verificação (que consiste em rebobinar a fita e ler novamente os dados gravados). Estaremos assim desabilitando a verificação por software, já que a verificação é feita por hardware de forma automática pela unidade de fita. São as seguintes as tecnologias que utilizam este recurso:      DAT Travan NS AIT DLT Mammoth Capítulo 36 – Unidades de fita 36-13 Compressão de dados por hardware A compressão de dados resulta em grande economia de espaço de armazenamento, além de um menor tempo gasto nas operações de backup. Por esta razão os programas de backup em geral podem realizar a compactação dos dados antes de enviá-los à unidade de fita. O processo é muito mais eficiente quando a própria unidade de fita realiza a compactação. O programa de backup envia os dados na sua forma não compactada e a unidade de fita os comprime antes de gravar na mídia. Este tipo de compressão é mais eficiente e resulta em maiores velocidades de gravação e leitura. Imagine por exemplo uma unidade de fita capaz de receber dados à taxa de 1 MB/s. Se a compactação for realizada por software, o processador principal deveria realizar este trabalho de compactação antes de enviar os dados à unidade de fita. Por mais veloz que seja um processador, é muito difícil conseguir comprimir dados de forma tão rápida. Por isso as unidades de fita de alto desempenho devem obrigatoriamente realizar a compressão por hardware. Todas as modernas unidades de fita com altas capacidades suportam compressão de dados por hardware. Este é o caso dos drives com as tecnologias:      DAT DLT Mammoth AIT Travan NS Compatibilidade com programas de backup Como vemos, existem muitos padrões de unidades de fita magnética. Como resultado desta diversidade, existem casos de programas de backup que não reconhecem certos tipos de unidades de fita. Quanto mais profissional é um programa, maior é a quantidade de tipos de fita que podem ser utilizados. Um programa de Backup bastante poderoso é o que acompanha do Windows 98 / Windows ME, sendo muito melhor que o que acompanhava o Windows 95 (este só suportava fitas QIC-40, QIC-80 e QIC-3010). Já o backup que acompanha o Windows 98/ME é um software fornecido para a Microsoft pela Seagate, e é um dos melhores do mercado. Suporta unidades de fita magnética dos seguintes tipos:  QIC-80, QIC-3010 e QIC-320 36-14        Hardware Total QIC-80 Wide, QIC-3010 Wide, QIC-320 Wide Travan 1, 2, 3 e 4 DAT DDS-1 e DDS-2 DC6000 8 mm DLT Mídias removíveis (ZIP, JAZ, etc.) Quando não temos disponível um programa de backup que suporte uma determinada unidade de fita, temos duas opções: a) Usar o programa de backup que acompanha a unidade de fita - Uma unidade de fita sempre é acompanhada de um software de backup compatível. Quando a unidade de fita é nova, o programa de backup fornecido é de versão recente, compatível com os últimos recursos do sistema operacional. Esta característica é muito importante, pois antes do lançamento do Windows 95, os programas de backup não suportavam nomes longos. Programas de backup antigos, mesmo compatíveis com a unidade de fita, poderão ser usados mas não registrarão corretamente os nomes longos do Windows 9x. Portanto, exceto no caso de unidades de fita antigas, o programa de backup poderá ser usado, sendo perfeitamente compatível com a unidade de fita. b) Adquirir um programa de backup separadamente - Quando o programa de backup que acompanha a unidade de fita não agrada ao usuário, pode ser comprado um outro programa de backup comercial. Podemos usar por exemplo o Backup Exec, da Seagete, ou o Adaptec Backup, que faz parte do pacote EZ-SCSI. OBS: No Windows 98/98SE, o programa Microsoft Backup podia ser instalado através do Painel de Controle, ou então pela instalação personalizada do Windows. Na versão ME, este programa não é instalado desta forma. Ele fica no CD-ROM de instalação do Windows, na pasta /addons. Instalando uma unidade DAT Unidades de fita DAT, assim como a maioria dos modelos de elevadas capacidades, utilizam uma interface SCSI. Portanto antes da sua instalação é preciso que uma placa controladora SCSI esteja corretamente instalada. Capítulo 36 – Unidades de fita 36-15 Usaremos no nosso exemplo uma unidade de fita Conner modelo 4326NP. Trata-se de uma unidade DAT DDS-2, com capacidade nativa de 4 GB (8 GB com compressão). Figura 36.13 Jumpers para configurar a unidade DAT. Antes de instalar a unidade DAT devemos configurar seus jumpers de acordo com as instruções do seu manual (figura 13). Devem ser configurados os seguintes parâmetros: a) SCSI ID b) Terminador c) Compressão de dados Configurando o SCSI ID Os pinos de 1 a 6 devem ser usados para programar um SCSI ID apropriado. Esta unidade usa o barramento SCSI de 8 bits, portanto os valores de SCSI ID permitidos são de 0 a 7. O valor 7 é reservado para a placa de interface SCSI. Valores 0 e 1 são reservados para discos rígidos que precisam estar ativos na ocasião do boot. Podemos então utilizar valores entre 3 e 6. Configurando o terminador SCSI Existem dois tipos de terminadores SCSI, ativo e passivo. Ambos produzem os mesmos resultados, mas os do tipo ativo são eletricamente melhores. Esta unidade possui terminadores ativos. Para habilitá-los precisamos ligar um jumper entre as posições 11-12 e outro entre as posições 15-16. Caso esta unidade seja o único dispositivo ligado à placa controladora, deve ficar com 36-16 Hardware Total os terminadores habilitados. Se existirem outros dispositivos SCSI conectados à interface devem ser observadas as regras de terminação SCSI. Configurando a compressão de dados As unidades de fita DAT, assim como a maioria das unidades de alta capacidade, são capazes de realizar compressão de dados por hardware. A princípio devemos deixar este recurso habilitado. Ainda assim, esta unidade permite desabilitar a compressão por hardware, através da instalação de um jumper entre os pinos 9 e 10. Instalando o software de backup Antes de fazer a instalação de hardware da unidade de fita é recomendável instalar o programa de backup do Windows, ou outro programa de backup que suporte fitas DAT. Desta forma a unidade de fita poderá ser detectada corretamente, tendo seus drivers imediatamente instalados. Se este cuidado não for tomado, a unidade ficará sem drivers ativos, e o seu pleno funcionamento só se dará depois que for instalado o programa de backup. Detecção da unidade de fita Conectamos a unidade de fita na controladora SCSI e na fonte de alimentação, e assim que o Windows for iniciado será mostrado o quadro de diálogo: Novo Hardware Detectado – Unidade de Fita SCSI Ou então: Novo Hardware Detectado – SCSI Tape Backup A mensagem poderá aparecer em português ou inglês, dependendo do idioma do programa de backup. Após a instalação, a unidade constará no Gerenciador de Dispositivos, como vemos na figura 14. Poderá constar no grupo Unidades de Fita (para o caso dos drivers em português) ou em Tape Drive (para o caso dos drivers em inglês). Capítulo 36 – Unidades de fita 36-17 Figura 36.14 .A unidade de fita DAT já consta no Gerenciador de Dispositivos. Terminada a instalação da unidade DAT, já poderemos usá-la nas operações de backup. Programas de backup que suportam este tipo de fita irão reconhecê-la e apresentá-la como opção para armazenamento dos dados salvos no backup. Este é o caso do Microsoft Backup que acompanha o Windows 98 (figura 15). Observe o campo Onde armazenar o backup. Por default este campo é programado com a opção Arquivo, ou seja, os dados serão armazenados em um arquivo em disquete, no disco rígido ou qualquer outro tipo de unidade de disco que seja reconhecida pelo Windows. Podemos então programar este campo como sendo a unidade de fita, que no nosso exemplo é ARCHIVE Pithon 28388 (na verdade a ARCHIVE produzia este modelo para a Conner em regime de OEM). 36-18 Hardware Total Figura 36.15 A unidade de fita DAT já é reconhecida pelo programa de backup do Windows. O método de utilização de programas de backup independe da unidade de fita utilizada. Por isso mostraremos mais adiante neste capítulo como usar programas de Backup de uma forma genérica. Uma vez aprendendo usar um programa, os comandos serão válidos para qualquer tipo de unidade de fita suportada. Conexão na interface paralela Algumas unidades de fita de baixo custo podem ser conectadas na porta paralela. É o caso da unidade Onstream DP30, que tem 15 GB de capacidade nativa e liga-se a uma porta paralela EPP ou ECP. Neste caso temos alta capacidade, custo baixo e taxa de transferência de média para alta. Unidades de fita que se conectam à porta paralela apresentam uma grande vantagem, que é a portabilidade. Este tipo de unidade de fita pode ser ligada ao computador para a realização de backup e depois desconectada. Repetindo o processo, podemos realizar backup em vários computadores utilizando uma única unidade de fita. Normalmente os fabricantes que produzem unidades externas que se conectam na porta paralela oferecem também modelos internos que utilizam a interface IDE, SCSI e USB. Como os modelos externos possuem um gabinete e uma fonte de alimentação próprios, seu custo é superior ao dos modelos internos de mesma família. Capítulo 36 – Unidades de fita 36-19 Manuseio de fitas Cartuchos de fita magnética devem ser guardados dentro do seu estojo plástico e armazenados em local isento de poeira e umidade e sem calor excessivo, o que prolongará a sua vida útil. A durabilidade poderá ser de 10 a 30 anos, dependendo do tipo de fita. Existem unidades de fita auto-limpantes, que limpam as cabeças à medida em que são utilizadas. É o caso das unidades AIT. A maioria das unidades entretanto requer limpeza manual. Os fabricantes recomendam a limpeza das cabeças após um certo número de horas de uso contínuo (de 10 a 30, dependendo da unidade). Fitas de limpeza podem ser compradas nos mesmos locais onde são vendidos os cartuchos. Os cartuchos de fita magnética possuem um mecanismo de proteção contra gravação, o que evitará que fitas com dados importantes sejam acidentalmente apagadas. A figura 16 mostra a proteção contra gravação em uma fita DAT. Figura 36.16 Proteção contra gravação em uma fita DAT. Em caso de dúvida você poderá consultar o manual da unidade de fita para obter informações sobre a proteção contra gravação, procedimentos de limpeza, manuseio e cuidados gerais com as fitas e a unidade. Instalando uma unidade DLT Para que você tenha mais conhecimentos sobre produtos encontrados no mercado, apresentaremos agora a unidade de fita DLT4000, produzida pela Quantum e Digital. Esta unidade foi gentilmente cedida para avaliação pela União Digital, empresa que comercializa essas unidades no Brasil (www.uniao-digital.com.br). Além da DLT4000 (40 GB com compressão) existe também a DLT7000 (70 MB com compressão) e superiores. São 36-20 Hardware Total unidades de fita profissionais, muito indicadas para serem usadas em servidores. Seu desempenho também é excepcional. As unidades DLT4000 fazem backup à taxa de 70 MB por minuto e as unidades DLT7000 chegam a cerca de 100 MB por minuto. São muito mais velozes que as unidades DAT. Figura 36.17 Unidade de fita DLT4000 - Cortesia da União Digital www.uniao-digital.com.br. A figura 18 mostra um cartucho usado para esta unidade. Esses cartuchos, assim como os cartuchos de limpeza, podem ser encontrados em lojas especializadas em mídias magnéticas para informática. Figura 36.18 Cartuchos DLT. Instalando a unidade DLT Antes de instalar a unidade devemos programar um SCSI ID adequado (figura 19). Esta unidade externa possui uma chave seletora com dois botões Capítulo 36 – Unidades de fita 36-21 que servem para escolher o SCSI ID, que é mostrado em um visor rotativo. Na figura está sendo mostrado o número ZERO. À medida em que apertamos o botão superior ou o inferior, o número mostrado varia, de acordo com o SCSI ID selecionado. Ainda na parte traseira da unidade encontramos dois conectores SCSI tipo Centronics de 50 vias. Um deles é o SCSI IN (o da esquerda) e o outro é o SCSI OUT (o da direita). O SCSI IN deve ser ligado no conector externo da placa controladora SCSI, ou então em outros dispositivos da cadeia SCSI localizados entre a unidade e a controladora. O SCSI OUT deve ser ligado a um terminador externo, ou então em dispositivos posteriores da cadeia SCSI. *** 35% *** Figura 36.19 Chave seletora de SCSI ID. Assim como ocorre com outras unidades de fita SCSI, a DLT4000 é detectada pelo Windows, porém não é feita a instalação de drivers. A unidade constará no Gerenciador de Dispositivos com um ponto de exclamação amarelo, indicando que existem problemas. No caso, o problema é apenas provisório, ou seja, a falta de drivers. 36-22 Hardware Total Figura 36.20 A unidade DLT4000 (ou DEC TZ88) ainda não tem os drivers instalados. Os drivers para esta unidade serão instalados após a instalação do programa de backup. Infelizmente o programa de backup que acompanha o Windows 98 não suporta a unidade DLT4000 nem outras mais modernas (o suporte existe apenas para unidades DLT mais antigas). É necessário utilizar um programa e backup mais moderno. Um dos melhores programas de backup disponíveis no mercado é o Backup Exec da Seagate, também comercializado pela União Digital. Existem versões para Windows 9x/ME/XP Home e para Windows NT/2000/XP (Cliente e servidor). No nosso exemplo, usaremos a versão para Windows 9x/ME/XP Home. A figura 21 mostra o início da sua instalação. Figura 36.21 Instalando o Seagate Backup Exec. Capítulo 36 – Unidades de fita 36-23 Terminada a instalação devemos reinicializar o computador. A unidade de fita será novamente detectada e seus drivers serão instalados. Passará então a constar corretamente no Gerenciador de Dispositivos (figura 22). Figura 36.22 A unidade DLT4000 está corretamente instalada. A unidade está pronta para ser usada. Devemos fazê-lo através do programa Backup Exec. O programa Backup Exec A figura 23 mostra o grupo de programas criado durante a instalação do Backup Exec. Devemos de início clicar sobre o ícone do Backup Exec. Figura 36.23 O grupo Backup Exec. Para sermos avisados para fazer backups com horários marcados de forma automática devemos executar o programa Backup Exec Scheduler. Podemos programar, por exemplo, a realização de backups automáticos diariamente, em um horário de pouca utilização. Será então apresentado um quadro no qual programamos o horário de realização de backups automáticos (figura 24). No caso escolhemos meia noite, às segundas feiras. Neste dia será feito o 36-24 Hardware Total backup total. Nos demais dias da semana será feito backup apenas dos arquivos novos e modificados depois do último backup (backups diferenciais). Figura 36.24 Backup total às segundas feiras e diferenciais nos demais dias. A seguir será perguntado se desejamos que seja criado um disquete de emergência para recuperação total do sistema em caso de falhas. Esta é uma característica interessantíssima do Backup Exec que todo programa deveria ter. São criados dois disquetes de emergência usados na recuperação (restore), mesmo sem utilizar o Windows. O primeiro disquete é criado por uma modificação do disco de inicialização do Windows 9x. Para criar este disquete usamos o Painel de Controle, Adicionar / Remover programas, Disco de inicialização. No segundo disquete está o programa que faz o restore de dados armazenados em fita. Será perguntado o modelo da placa controladora SCSI utilizada. Também será preciso indicar onde é encontrado o ASPI Manager (por exemplo, o ASPI8DOS.SYS), que ativa o funcionamento da unidade de fita SCSI no modo MS-DOS. Este driver é encontrado no disquete de inicialização do Windows. Terminada a criação dos disquetes de emergência, devemos realizar um backup completo de todos os discos locais. Isto pode ser feito manualmente ou através do Backup Wizard, um modo de operação passo-a-passo e semi-automático do Backup Exec. A figura 25 mostra o Backup Exec pronto para utilização. Observe que o dispositivo de backup selecionado (Where to back up) é a nossa unidade de fita DLT4000 (ou DEC TZ88). Capítulo 36 – Unidades de fita 36-25 Figura 36.25 O programa Backup Exec. A operação deste programa é muito parecida com a de outros programas de backup. Particularmente é mais parecida com a do programa de backup que acompanha o Windows 98/ME, que é na verdade uma versão simplificada do Backup Exec. Devemos marcar os drives e diretórios a serem copiados, selecionar a unidade destino, programar as opções de backup (total ou incremental, fazer ou não compactação e comparação). Para ter acesso a essas opções usamos o botão Options no quadro da figura 25. O comando Tools / Media (figura 26) apresenta algumas operações que podem ser realizadas sobre os cartuchos de fita antes da realização do backup. O comando Identify verifica se a fita está formatada, se contém dados e informa a capacidade livre e a capacidade ocupada. O comando Initialize deve ser usado com fitas novas, que são usadas pela primeira vez. Podemos apagar os dados de uma fita usando o comando Erase. Figura 36.26 Ferramentas para a mídia. 36-26 Hardware Total Encontramos também no menu Tools, além de outros comandos, o Recovery Diskettes. É usado para gerar os disquetes de emergência, os mesmos que são gerados quando usamos o Backup Exec pela primeira vez. Manuseio do cartucho Os cartuchos DLT devem ser manuseados com muito cuidado. É preciso tomar cuidados especiais em relação a agentes nocivos como poeira, choque mecânico, calor, campos magnéticos e umidade. Para inserir o cartucho devemos proceder como mostra a figura 27: 1) Levantar a alavanca 2) Inserir o cartucho, prestando atenção na orientação correta 3) Levar o cartucho até o final do seu compartimento 4) Abaixar a alavanca *** 35% *** Figura 36.27 Inserindo o cartucho. Dentro de alguns segundos o cartucho será acessado e reconhecido pela unidade. Se tudo ocorrer bem ficarão acesos LEDs indicadores de capacidade e o LED Tape in use. A retirada do cartucho deve ser feita como mostra a figura 20.51. 1) Pressionar o botão UNLOAD e aguardar que acenda o LED Operate Handle 2) Levantar a alavanca, o que faz o cartucho recuar 3) Retirar o cartucho 4) Abaixar a alavanca Capítulo 36 – Unidades de fita 36-27 *** 35% *** Figura 36.28 Retirando o cartucho. Assim que é retirado da unidade, o cartucho deve ser imediatamente guardado no seu estojo plástico. Os cartuchos DLT possuem uma chave para habilitação e desabilitação de gravação. A figura 20.52 mostra como posicionar esta chave. Figura 36.29 Proteção contra gravação. Assim como ocorre com outros tipos de unidades de fita, as unidades DLT precisam ser limpas periodicamente, utilizando um cartucho de limpeza. As unidades DLT possuem um LED que informa ao usuário quando é necessário usar o cartucho de limpeza. Para fazer a limpeza basta colocar o cartucho e aguardar alguns segundos. LEDs piscarão enquanto a limpeza estiver sendo feita e pararão de piscar quando a limpeza terminar. Devemos retirar a fita de limpeza e guardá-la para limpezas posteriores. Instalando uma unidade Onstream Esta é uma nova geração de unidades de fita magnética que utiliza a tecnologia ADR (Advanced Digital Recording), desenvolvida pela Philips. Antes do lançamento desta tecnologia, As unidades de fita de baixo custo 36-28 Hardware Total apresentavam capacidades modestas. O modelo mais simples desta família (IDE interno) apresenta a capacidade nativa de 15 GB por cartucho (30 MB com compressão). O modelo DS50 apresenta a capacidade nativa de 25 GB (50 GB com compressão). A figura 30 mostra a unidade DI30 (IDE, interna). Figura 36.30 Unidade Onstream DI30. A figura 31 mostra o cartucho de 15 GB (nativos) usados por essas unidades. Os cartuchos de 25 GB são similares, sendo apenas um pouco mais compridos. Os vários modelos da família Onstream são apresentados na tabela abaixo. Modelo DI30 DI30 Fast DP30 USB30 SC30, SC30E SC50, SC50E FW30 ADR30 ADR50, ADR50E ADR2.60IDE Interface IDE IDE EPP USB SCSI-2 SCSI-2 Firewire SCSI-2 SCSI-2 IDE Capacidade nativa 15 GB 15 GB 15 GB 15 GB 15 GB 25 GB 15 GB 15 GB 25 GB 30 GB Capítulo 36 – Unidades de fita 36-29 Figura 36.31 Cartucho Onstream de 15 GB. Note que uma capacidade nativa de 15 GB é mais que os 12 GB das fitas DAT DDS3, e a capacidade nativa de 30 GB do modelo ADR.60IDE é mais que os 20 GB nativos das fitas DAT DDS4. Enquanto as unidades DAT custam acima de 1500 dólares, os modelos da Onstream custam entre 300 e 600 dólares (preços no EUA). Mostraremos nesta seção a instalação e o uso da unidade DI30. Sua instalação é tão simples quanto a de um disco rígido ou um drive de CDROM. Sua utilização é ainda mais simples que a dos programas de backup típicos. A instalação é facilitada pelo uso do programa Install Partner, fornecido no CD-ROM que acompanha a unidade. Ao usarmos este programa, este informa ao usuário que deve ser instalado um driver para que a unidade de fita funcione (figura 32). Este driver é composto pelo arquivo SMARTVSD.VXD. Figura 36.32 É preciso instalar o driver. Basta clicar em YES e o driver será instalado. O Windows será reiniciado e o Install Partner será automaticamente executado após esta inicialização. O programa irá determinar quais são os dispositivos IDE instalados nas 36-30 Hardware Total interfaces primária e secundária, e sugerir a melhor forma de instalação para a unidade de fita (figura 33). No nosso exemplo temos um disco rígido ligado como Master na interface IDE primária e um drive de CD-ROM instalado como Master na interface IDE secundária. O programa recomenda instalar a unidade como Slave na interface IDE secundária e indica como deve ser configurado o seu jumper Master/Slave. Figura 36.33 O programa Install Partner indica a melhor forma de instalar a unidade de fita. Neste momento devemos usar o comando de desligamento e instalar o drive, com seu jumper Master/Slave devidamente configurado. Esta configuração é similar à utilizada em outros dispositivos IDE, como discos rígidos e drives de CD-ROM. A figura 34 mostra a parte traseira de uma unidade DI30. Existe um conector para o cabo flat, um conector para a fonte de alimentação e um jumper para a configuração Master/Slave. Vemos também as configurações de Master/Slave. Capítulo 36 – Unidades de fita 36-31 Figura 36.34 Parte traseira de uma unidade DI30 e seus jumpers. O conector de alimentação utilizado pela unidade DI30 é do mesmo tipo usado por drives de disquetes de 3½”. Caso não exista um conector deste tipo disponível na fonte, podemos utilizar uma extensão de conectores que é fornecida juntamente com o DI30. Para evitar danos à cabeça do drive durante o transporte, a unidade DI30 sai de fábrica com um suporte plástico que deve ser retirado, permitindo então a colocação do cartucho. Com o equipamento ligado, pressionamos o botão EJECT para retirar este suporte. Guarde este suporte para usar quando precisar transportar o computador. Assim que o Windows for reiniciado, o Install Partner será executado automaticamente e indicará se a unidade DI30 está corretamente instalada (figura 35). Figura 36.35 A unidade está corretamente instalada. 36-32 Hardware Total Usamos a seguir o CD-ROM que acompanha a unidade, e no menu apresentado usamos a opção Install Onstream Echo, o software de backup que acompanha a unidade DI30. Este software também faz com que as fitas sejam acessadas como se fossem discos removíveis. Esta é uma característica bastante interessante das fitas Onstream. Normalmente as unidades de fita não aceitam operações usuais com arquivos, são apenas usadas para backup e restore. As unidades Onstream são reconhecidas pelo Windows da mesma forma como drives de discos removíveis. Aceitam todos os comandos usuais sobre arquivos e pastas encontrados nesses discos. Note entretanto que este tipo de acesso é bastante lento. É melhor utilizar a unidade de fita para operações de backup e restore, e não para acessos usuais a arquivos. Terminada a instalação do software Onstream Echo, a janela Meu Computador passará a apresentar dois novos drives (por default são os drives T e V, mas na ocasião da instalação podemos escolher outras letras), como mostra a figura 36. Figura 36.36 Surgiram dois novos drives. O drive T é a fita propriamente dita. O drive V é um catálogo de fitas, através do qual podemos ter acesso rápido a qualquer arquivo armazenado em qualquer uma das fitas (figura 37). Neste “drive virtual” os ícones representam as diversas fitas catalogadas. Podemos clicar cada uma delas para procurar pastas e arquivos. Ao clicarmos em um arquivo ou comandarmos a abertura ou transferência, será automaticamente pedida a colocação do cartucho apropriado. Capítulo 36 – Unidades de fita 36-33 Figura 36.37 Catálogo de fitas. A operação do drive é bastante simples. Usamos o botão EJECT (figura 38) para abrir a tampa do compartimento do cartucho. Este botão possui um LED indicador de atividade. Colocamos o cartucho no compartimento e o empurramos com cuidado até o fim. A tampa será fechada e depois de alguns segundos a fita estará acessível. Figura 36.38 Painel frontal de uma unidade DI30. Podemos utilizar as fitas Onstream de várias formas. Uma delas é simplesmente copiar as pastas desejadas para o “drive T”. Este método não é o mais eficiente, mas é o mais fácil. Outro método melhor e também fácil é usar o programa de backup Echo Express (figura 39). Basta clicar no primeiro botão Play (o da esquerda) para fazer um backup total de todos os drives locais. Usamos o segundo botão Play se quisermos fazer um backup incremental, ou seja, apenas arquivos novos e aqueles alterados depois do último backup. A combinação de backups totais e incrementais permite fazer backups de forma rápida e segura. 36-34 Hardware Total Figura 36.39 O programa Echo Express. Uma forma ainda mais eficiente de fazer backup é usando o programa Echo Backup (figura 40). Sua operação é similar à de outros programas de backup. Devemos aplicar um clique duplo sobre os drives dos quais queremos fazer backup. Se não quisermos fazer backup dos drives inteiros, podemos clicar sobre o “+” ao lado de cada drive para expandir a lista de diretórios (ou pastas). Desta forma podemos selecionar as pastas que desejemos incluir no backup. Na parte direita da janela selecionamos a fita na qual o backup será realizado. Existem ainda opções para incluir no backup o Registro do Windows, comparar os arquivos após o backup (verificação por software) e desligar o computador ao término do backup. Figura 36.40 Programa Echo Backup. A figura 41 mostra a operação de backup em andamento. Observe a taxa de transferência no backup, 32 MB por minuto, ou pouco mais de 500 kB por segundo. Esta taxa de transferência é relativamente elevada para uma unidade de fita, similar por exemplo à de modelos DAT DDS2. Capítulo 36 – Unidades de fita 36-35 Figura 36.41 Backup em andamento. Como dissemos, praticamente todos os comandos que podem ser usados em discos sob o Windows, podem também ser usados nas fitas Onstream. Se clicarmos o ícone do drive T com o botão direito do mouse e usarmos a opção Propriedades, será apresentado um quadro como o da figura 42. Observe que além das guias que normalmente estão disponíveis nos drives comuns (Geral, Ferramentas, Compartilhamento e Compactação), temos ainda a guia Onstream. Observe o espaço total, mais de 15 bilhões de bytes. Figura 36.42 Checando o espaço livre em uma fita Onstream. Muitas unidades de fita podem ser utilizadas apenas pelo programa de backup que as acompanham. Existem programas de backup que suportam um número maior de tipos de unidades de fita, o que melhora a situação. Melhor ainda é a situação das fitas Onstream. Como são vistas pelo Windows como se fossem um drive comum, qualquer programa de backup 36-36 Hardware Total pode utilizá-las. Basta especificar como destino do backup, o drive T (figura 20.71). Figura 36.43 Indicando no Backup do Windows 98, o uso do drive T para armazenar o conjunto de backup. Fizemos assim o redirecionamento do conjunto de backup para a fita Onstream (drive T), usando o programa de backup que acompanha o Windows (figura 44). Figura 36.44 Usando o Microsoft Backup com saída redirecionada para “arquivo” no drive T. Conclusão O uso de unidades de fita são uma boa forma de fazer backups. Um outro processo que está sendo cada vez mais usado é o oferecido por discos CDRW. É um processo mais rápido e de fácil utilização. Entretatno as unidades de fita levam vantagem quando o volume de dados a serem gravados é muito grande. Uma fita DI30, por exemplo, armazena o equivalente a 25 Capítulo 36 – Unidades de fita 36-37 discos CD-RW. Para uso profissional é mais recomendado o uso de unidades DLT e DAT. ///////// FIM //////////// Capítulo 37 Gravadores de CDs Estudaremos neste capítulo os drives e mídias CD-R (CD Recordable) e CDRW (CD Rewriteable). Os discos são similares aos CD-ROMs, podendo ser lidos em qualquer drive de CD-ROM (exceto em modelos antigos). O CD-R pode ser gravado pelo usuário apenas uma vez e o CD-RW pode ser gravado e regravado inúmeras vezes. *** 35% *** Figura 37.1 Sistema ótico para leitura de dados em um CD. Apesar de utilizarem processos de gravação diferentes, os discos CD-R e CDRW são lidos de forma idêntica aos CD-ROMs e CDs de áudio. A figura 1 mostra o funcionamento do sistema de leitura. Um feixe LASER é emitido em direção à superfície do disco, sobre a qual é focalizado através de um sistema de lentes. Os pontos de menor e de maior reflexividade na superfície do disco enviam a luz de volta pelo mesmo caminho, porém no sentido oposto. Neste caminho de volta, a luz passa por um prisma que desvia para uma célula foto elétrica, parte da luz refletida. Desta forma as variações de 37-2 Hardware Total reflexividade na superfície do disco (que representam os bits gravados) são convertidos em voltagem digital, obtendo assim os bits gravados. Um disco CD-R pode ser lido em praticamente qualquer drive de CD-ROM, novo ou antigo, com algumas poucas exceções. Drives de CD-ROM mais antigos, com velocidades de rotação entre 8x e 16x, podem apresentar dificuldades ao ler CD-Rs, dependendo da mídia utilizada. Mesmo assim existem métodos para facilitar a leitura de CD-Rs também nesses drives, como mostraremos posteriormente neste capítulo. Já os discos CD-RW, apesar de utilizarem o mesmo sistema de leitura, apresentam uma reflexividade muito menor que a dos demais discos. Desta forma, o feixe LASER refletido tem intensidade muito fraca, e muitos drives de CD-ROM antigos não conseguem realizar a leitura. Apenas os drives de CD-ROM do tipo multiread (é o caso de todos os drives modernos, com velocidades superiores a 32x) são capazes de detectar corretamente o feixe de baixa intensidade refletido pela superfície de uma mídia CD-RW. Para saber previamente se um determinado modelo de drive de CD-ROM é multiread, basta consultar as especificações técnicas do seu manual. Discos CD-R O CD-R é um disco similar ao CD-ROM, exceto pelo fato de ser adquirido vazio (ou virgem) e poder ser gravado pelo usuário, através de um drive especial chamado CD-R Recorder (gravador de CD-R). Um disco CD-R, uma vez gravado, não pode ser apagado. A sua gravação é portanto feita uma única vez. Este tipo de disco é ideal para arquivar dados em quantidades razoavelmente elevadas (até 650 MB), e também é excelente para transportar dados para outros computadores, já que praticamente qualquer drive de CD-ROM pode ler um CD-R. Existe entretanto um pequeno problema de compatibilidade na leitura de mídias CD-R em alguns drives de CD-ROM. Drives com velocidades entre 8x e 16x muitas vezes apresentam erros de leitura ao lerem certos CD-Rs. Já os drives de CD-ROM mais novos (20X e superiores) não apresentam este problema de compatibilidade. Os drives de CD-R utilizam um feixe LASER de alta potência para gravar os bits na superfície da mídia. Essas mídias são baseadas em substâncias especiais (cyanine e phtalocyanine), cujo índice de reflexão pode ser alterado de forma permanente pelo feixe LASER. Áreas nas quais o feixe tem maior intensidade perdem a reflexividade e passam a representar um bit 1. Áreas Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-3 nas quais o feixe LASER ficou desligado mantém a reflexividade e passam a representar um bit 0. A gravação dos bits é portanto feita pela variação da intensidade do feixe LASER durante o processo de gravação. Já o processo de leitura é similar ao dos drives de CD-ROM. Um feixe LASER de baixa intensidade incide sobre a mídia, onde é refletido. A variação na reflexividade de mídia provocará variações na intensidade do feixe LASER refletido. Um sensor LASER captará o feixe refletido pela superfície do disco e identificará os bits gravados. Fisicamente as mídias de CD-R são muito parecidas com os CD-ROMs, exceto pela cor. Enquanto os CD-ROMs usam mídia prateada, os CD-Rs possuem mídias douradas, verdes e azuis. O CD-R também é uma opção barata para transportar dados. Se precisarmos enviar para outro usuário, digamos, 10 MB de dados, é mais barato usar um CD-R que utilizar disquetes. Se precisamos enviar 100 MB de dados, o CD-R ainda é uma opção melhor que usar, por exemplo, um ZIP Disk, que custa em torno de 15 dólares. Parece um desperdício gravar 10 MB em um CD-R que comporta 650 MB, mas o custo da mídia é bem inferior ao dos disquetes e ao do ZIP Disk. Os disquetes passam a ser uma solução interessante apenas quando a quantidade de dados é suficientemente pequena para caber em dois ou três disquetes. O uso de CD-Rs só não é ainda tão difundido devido ao preço do seu gravador. Por volta de 1994 custava em torno de 5.000 dólares. Em 1996 chegou a 2.000 dólares (muitos diziam então “finamente ficou com preço acessível...”). A partir de 1999 passamos a encontrar diversos modelos, com preços entre 300 e 600 dólares, dependendo da velocidade de gravação. Em 2001 o preço já chegava à faixa dos 100 a 150 dólares. Discos CD-RW Um disco CD-RW (CD Rewriteable) pode ser lido na maioria dos drives de CD-ROM modernos (os que são multiread, praticamente todos aqueles com velocidades a partir de 32x), e sua gravação é feita em um drive especial, um gravador de CD-RW. O processo de gravação dos bits é totalmente ótico. O material que forma a sua mídia pode ter o índice de refração alterado de acordo com a temperatura. Um feixe LASER de alta potência realiza o aquecimento de minúsculos pontos da superfície, visando delimitar áreas com índices maiores e menores, resultando na gravação de bits “0” e “1”. O processo pode ser revertido por nova aplicação de LASER, e as regravações podem ser feitas até 1000 vezes. Em breve os fabricantes produzirão mídias 37-4 Hardware Total capazes de serem gravadas mais de 10.000 vezes, utilizando os gravadores atuais. Inicialmente os gravadores de CD-RW eram mais caros que os gravadores de CD-R. Com o aumento da produção, os custos se igualaram, e os gravadores de CD-R deixaram de ser fabricados. Todos os modelos atuais gravam tanto CD-R quanto CD-RW. Quanto às mídias, existe uma grande diferença de preços. Um disco CD-RW custa cerca de 10 vezes mais caro que um disco CD-R. Sendo assim, devemos utilizar mídias CD-RW apenas quando for necessário regravar várias vezes. É o caso por exemplo da utilização para Backup. Muitos usuários fazem backup de dados importantes em discos CD-R. Como esses discos só podem ser gravados uma vez, a cada backup teremos um disco “inutilizado”. Se usarmos discos CD-RW e um esquema rotativo (por exemplo, um disco para cada dia da semana), a regravação acabará compensando o custo mais elevado. Após 10 semanas de backups diários, o custo resultante do uso de discos CD-RW começará a compensar em relação ao uso de discos CD-R. Figura 37.2 Um drive de CD-RW. Pontos comuns entre drives de CD-R e CD-RW Drives de CD-R e de CD-RW apresentam muitas características em comum. Até mesmo os programas usados para gravação, em sua maioria, suportam ambos os tipos de drive. Atualmente são fabricados apenas gravadores de CD-RW, que também gravam CD-R. São oferecidas várias opções de velocidade e de interface. Abordaremos nesta seção alguns tópicos que são comuns a ambos os equipamentos. Os drives de CD-R e CD-RW são bastante parecidos com os drives de CDROM. Na figura 3 vemos um drive de CD-R modelo CDU-920S, produzido Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-5 pela Sony. Podemos encontrar modelos que utilizam interfaces SCSI, IDE, paralela, USB e Firewire. Figura 37.3 Um drive de CD-R SCSI. A figura 4 mostra a parte traseira de um gravador SCSI. Encontramos o conector de alimentação, o conector de 50 vias para o cabo SCSI, resistores de terminação e jumpers para programação do SCSI ID. Figura 37.4 Parte traseira de um drive de CD-R SCSI. Muitos gravadores possuem uma bandeja para a colocação do disco, idêntica à encontrada em drives de CD-ROM. Alguns modelos antigos não possuem bandeja. O disco era colocado dentro de um caddy que era inserido no drive. A principal vantagem do caddy é que o disco fica mais protegido da poeira (figura 5). 37-6 Hardware Total Figura 37.5 Um CD-R dentro do caddy. Gravadores padrão IDE possuem aparência idêntica à de um drive de CDROM. São inclusive reconhecidos pelo Windows como drives de CD-ROM. Apenas após a instalação do software de gravação que os acompanham, podem passar a ser usados também para as gravações. Figura 37.6 Um drive de CD-R /CD-RW padrão IDE. A figura 6 mostra um drive de CD-RW IDE e a figura 7 mostra a parte traseira do mesmo drive. Observe como é idêntico a um drive de CD-ROM IDE. Figura 37.7 Parte traseira de um drive de CD-RW IDE. A gravação em discos CD-R e CD-RW não é tão simples como em outros meios removíveis. É feita mediante o software de gravação que o acompanha. Ao usar este software devemos decidir de uma só vez quais são os arquivos que serão transferidos para este CD. O software cria um grande Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-7 arquivo com a imagem do que será gravado e a seguir faz a transferência. Existem entretanto alguns softwares que fazem com que discos CD-R e CDRW aceitem gravações usuais, da mesma forma como copiamos arquivos para um disquete ou disco rígido. Este método de gravação chama-se packet write, e apesar de mais fácil de usar, possui como grande desvantagem a redução da a capacidade total do disco. Mais adiante apresentaremos este método de gravação. Velocidades de leitura e gravação Drives de CD-R possuem uma indicação dupla e drives de CD-RW possuem uma indicação tripla de velocidade, ao contrário dos drives de CD-ROM, que possuem uma indicação única. Durante as operações de gravação, a velocidade é sempre menor que nas operações de leitura. A razão desta diferença é que durante as leituras, esses drives utilizam o mesmo método encontrado nos drives de CD-ROM, que é relativamente simples. Já as operações de gravação utilizam métodos mais elaborados, necessitando de mais tempo, o que resulta em menor velocidade. É preciso de tempo suficiente para a gravação dos bits, muito maior que o necessário para a leitura. Drives de CD-R apresentam especificações de velocidade como 2x4, 2x6, 2x8, 4x8, etc. Uma especificação de por exemplo, 4x8, indica que gravações podem ser feitas com velocidade de até 4x (600 kB/s) e leituras em 8x (1200 kB/s). Já os drives de CD-RW possuem uma tripla indicação de velocidade, como 4x2x32. Essas velocidades são relativas às operações Write (gravação de CDR), Rewrite (gravação de CD-RW) e Read (leitura de qualquer tipo de CD). Utilização como drive de CD-ROM Tanto os drives de CD-R como os drives de CD-RW podem funcionar como drives de CD-ROM. Se instalarmos por exemplo, um drive de CD-RW padrão IDE, o Windows o reconhecerá automaticamente como um drive de CD-ROM. Nesse caso, poderíamos deixar de utilizar um drive de CD-ROM comum, deixando instalado no computador, apenas um drive de CD-R ou CD-RW. Este procedimento, apesar de funcionar e de economizar espaço possui duas grandes desvantagens: 1) Os drives de CD-R e CD-RW, ao realizarem operações de leitura, são normalmente mais lentos que os drives de CD-ROM comuns. Quando foram lançados drives de CD-ROM com velocidades superiores a 50x, os 37-8 Hardware Total gravadores faziam leituras no máximo a 24x. Muito mais vantagem é deixar instalado, além do gravador, um drive de CD-ROM rápido. 2) Drives de CD-RW e CD-R são mais caros que um drive de CD-ROM. Se um computador não possui drive de CD-ROM, o drive de CD-RW ou CD-R será usado de forma exagerada. Quanto maior é o número de horas de uso, maior é a probabilidade da ocorrência de um defeito. Para reduzir o número de horas de uso, é melhor utilizar este tipo de drive apenas quando for necessário realizar gravações, deixando as leituras comuns para serem feitas por um drive de CD-ROM, rápido e barato. Pelo exposto, é recomendável deixar o gravador instalado em conjunto com um drive de CD-ROM. Se ambos forem do tipo IDE podem ser instalados na mesma interface IDE, um como Master e outro como Slave. Interfaces utilizadas Podemos encontrar drives de CD-R e CD-RW com 5 modalidades de interface: IDE, SCSI, paralela, USB e Firewire. Os modelos com interfaces IDE são os mais comuns, e em geral mais baratos. Muitos fabricantes oferecem modelos dotados de interfaces SCSI, apesar de serem usados em escala bem menor. Em geral tratam-se de dispositivos SCSI internos. Já os modelos que utilizam a interface paralela, USB e Firewire são externos, e mais caros que os de interface IDE. Observe que como a porta paralela é mais lenta que as interfaces IDE e SCSI, drives de CD-R e CD-RW que usam a porta paralela são mais lentos. Além disso são mais susceptíveis a problemas durante a gravação. O problema mais comum é o buffer underrun, que ocorre quando o computador não é capaz de enviar dados na velocidade necessária. Tanto são problemáticos que muitos fabricantes não oferecem modelos que se conectam na porta paralela. Recomendamos a interface IDE como melhor opção entre os tipos de interface. Modelos USB e Firewire também são externos e apresentam desempenho melhor que o dos modelos paralelos. Seu preço também é superior ao dos modelos IDE internos. Modos de gravação Existem várias modalidades de gravação de CDs, bem como diversos formatos possíveis. Os formatos mais usados são o CD-ROM e CD Audio. Ao ser executado um programa para gravação de CDs, temos a opção de escolher o tipo de disco a ser criado. Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-9 O sistema de arquivos usado nos CD-ROMs antigos era o ISO 9660. Este sistema define uma estrutura de arquivos e diretórios nos quais os nomes dos arquivos utilizam o padrão 8.3 (8 caracteres para o nome e 3 caracteres para a extensão), utilizando caracteres maiúsculos. Nomes de diretórios não podem ter extensões e só é permitido o uso de até 8 níveis de diretórios aninhados. A Microsoft criou o padrão “Joliet”, uma extensão da ISO 9660. São permitidos nomes com até 64 caracteres, além de ser possível utilizar letras minúsculas (além de outros caracteres da tabela UNICODE). Os gravadores de CD-R e CD-RW podem utilizar os seguintes métodos de gravação: Disk at once - O disco é criado de uma só vez, sendo o feixe LASER mantido ligado o tempo todo. O uso desta modalidade é importante apenas na geração de CDs de áudio, quando o CD resultante é usado como matriz para a produção em escala industrial. Se for utilizado o outro método (track at once), serão captados ruídos durante a pausa existente entre trilhas consecutivas. Track at once - Esta modalidade de gravação permite que trilhas consecutivas sejam gravadas de forma independente. É possível desligar o feixe LASER, parar a rotação do disco e obter novos dados para serem transferidos para o disco. Assim como na modalidade Disk at once, só é relevante levar em conta um método ou outro na gravação de CDs de áudio. Packet Writing - Nesta modalidade de gravação, os dados são gravados em pacotes de 64 kB cada. É usado por programas que simulam o funcionamento de drives de CD-R ou CD-RW como se fossem o disco rígido. É possível acrescentar arquivos pouco a pouco, até o disco ficar cheio. Quando um disco é formatado para utilizar este método, a capacidade total é reduzida para cerca de 500 MB, pois para cada bloco de 64 kB é adicionada uma área de separação (GAP) equivalente a 14 kB. Para formatar e gravar dados nesta modalidade é preciso utilizar programas como o Adaptec Direct CD e o CeQuadrat Packet CD. Apesar de ser mais fácil gravar discos usando este método, a sua compatibilidade com PCs antigos não é assegurada. Apenas os drives de CD-ROM mais modernos (aqueles que são multiread) são capazes de ler discos formatados para packet writing. Para que drives de CD-ROM mais antigos possam ler esses discos (apenas CD-R, já que os que não são multiread não podem ler mídias CD-RW) é necessária a instalação de um driver apropriado. Este driver (UDF reader) é fornecido pelos produtores de programas que gravam em packet writing. 37-10 Hardware Total Instalações de software e de hardware Não existe diferença entre a instalação de um gravador de CD-R e de um gravador de CD-R/CD-RW. Existe sim, diferença nas instalações de hardware nos diferentes tipos de interfaces. Por isso apresentaremos inicialmente as instalações de hardware de gravadores para as várias interfaces disponíveis no mercado. Terminada a instalação de hardware, o gravador normalmente passará a constar no sistema como um drive de CDROM, aceitando todas as operações de leitura. Podem entretanto ocorrer casos em que o gravador só funciona como CD-ROM depois que são instalados os seus drivers, ou o software de gravação. Terminada a instalação de hardware, devemos gravação e utilizar esses softwares. Esta etapa gravadores, não importa a interface utilizada. comandos que no caso de mídias de CD-RW são mais adiante. instalar os softwares de é similar para todos os Apenas existem alguns diferentes, como veremos Mostraremos portanto como fazer a instalação de hardware de gravadores que utilizam os diversos tipos de interface. Instalação de um gravador SCSI A instalação de gravadores de CDs SCSI requer que a placa de interface SCSI esteja previamente instalada e configurada. Para verificar se esta instalação está correta, consulte o Gerenciador de Dispositivos. Na figura 8 vemos que a controladora SCSI está corretamente instalada, já que não existe sobre o seu ícone aquela indesejável marca que indica problemas (ponto de exclamação amarelo). Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-11 Figura 37.8 A placa de interface SCSI está corretamente instalada. A seguir desligamos o computador e fazemos a instalação de hardware do gravador. É preciso programar o seu SCSI ID e utilizar terminadores, caso necessário. O gravador do nosso exemplo é um Sony CDU920S. Trata-se de um drive de CD-R, mas note que a instalação de dispositivos CD-RW SCSI é feita exatamente da mesma forma. Quando ligamos o computador, o Windows irá detectar o gravador, porém não fará a instalação de drivers apropriados. Esses drivers serão instalados juntamente com o software para gravação. Portanto o gravador poderá constar no Gerenciador de Dispositivos com uma marca indicando que existem problemas (figura 9). Na verdade o problema é apenas a ausência de driver, o que será resolvido após a instalação do software de gravação. 37-12 Hardware Total Figura 37.9 O gravador ainda requer a instalação do seu driver. Note que para o correto funcionamento do drive não adianta instalar softwares como o EZ-SCSI, que acompanha as placas controladoras SCSI da Adaptec. Este software dá suporte a vários tipos de dispositivos SCSI (Scanners e unidades de fita, por exemplo), mas não dá suporte a gravadores de CDs. A instalação deste software faz apenas com que o gravador passe a constar no Gerenciador de Dispositivos como CD-Recordable/Worm, mas não faz ainda com que seja reconhecido como um drive, e nem permite que sejam realizadas gravações. Devemos portanto instalar o software de gravação existente no CD que acompanha o gravador. Existem vários desses softwares no mercado. Um deles, bastante utilizado, é o Easy CD Creator, produzido pela Adaptec. Após a instalação do software de gravação, são instalados também os drivers que fazem com que o gravador funcione como um drive de CD-ROM comum. O gravador passará a constar no Gerenciador de Dispositivos na seção CD-ROM (figura 10). Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-13 Figura 37.10 Após a instalação do software de gravação, o gravador passa a constar como CD-ROM no Gerenciador de Dispositivos. O gravador constará também como CD-ROM na janela Meu Computador (figura 11). A partir daí todas as operações usuais envolvendo leituras que podem ser feitas em um CD-ROM, poderão ser também feitas através do gravador. Figura 37.11 O gravador constará como CD-ROM na janela Meu Computador. Convém fazer um pequeno ajuste através do Gerenciador de Dispositivos. Aplicamos um clique duplo sobre o ícone do gravador (figura 10) e no quadro apresentado selecionamos a guia de Configurações (figura 12). Sendo um modelo SCSI, provavelmente suporta transferências de dados no modo síncrono (apenas dispositivos SCSI muito antigos não suportam esta modalidade). A transferência síncrona resulta em maior taxa de transferência de dados. Se quisermos podemos marcar neste quadro, a opção “Inserir notificação automaticamente” (tradução mal feita, deveria ser “Notificação automática de inserção”, serve para que os recursos Autoplay e Autorun 37-14 Hardware Total possam ser usados neste drive). Podemos ainda escolher neste quadro a letra que será usada para designar o drive. Figura 37.12 Configurações do gravador SCSI. O gravador estará então instalado. Podemos agora utilizar o software de gravação que o acompanha para gravar discos. Mostraremos mais adiante neste capítulo como operar este tipo de software. Instalando um gravador IDE Um drive de CD-R ou CD-RW padrão IDE apresenta uma instalação de hardware idêntica à de um drive de CD-ROM. Devemos conectá-lo preferencialmente na interface IDE secundária, o que é uma recomendação geral para qualquer drive de CD-ROM, para não correr o risco de prejudicar o desempenho do disco rígido. Utilizamos jumpers Master/Slave como nos drives de CD-ROM. Se o drive de CD-R ou CD-RW está instalado sozinho nesta interface, devemos configurá-lo como Master. Se estiver conectado em conjunto com um drive de CD-ROM, escolhemos um para operar como Master e o outro como Slave. A figura 13 mostra as conexões a serem feitas na parte traseira de um drive de CD-R / CD-RW IDE. A conexão do cabo de áudio liga o drive à entrada CD-IN da placa de som. Deve ser usada para ouvir CDs musicais, caso o computador não possua um drive de CD-ROM instalado. Caso exista um drive de CD-ROM operando em conjunto com o drive de CD-R / CD-RW, é Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-15 recomendável ouvir CDs musicais no drive de CD-ROM, poupando assim o uso do gravador. Figura 37.13 Conexões na parte traseira de um drive de CD-R/CD-RW IDE. Assim que o computador for ligado, você verá que o drive será reconhecido pelo BIOS, sendo identificado na tela logo após a contagem de memória. Após a partida do Windows, você verá o drive indicado na janela Meu Computador. Também aparecerá no Gerenciador de Dispositivos, na seção CD-ROM (figura 14). Neste exemplo, optamos por não instalar um drive de CD-ROM convencional. Fizemos apenas a instalação de um drive de CDR/RW modelo CD-4802TE, fabricado pela Mitsumi. Figura 37.14 O gravador de CD-RW aparece no Gerenciador de Dispositivos, na seção CD-ROM. A partir daqui podemos utilizar no gravador, todos os comandos que se aplicam a drives de CD-ROM. Podemos ainda fazer uma pequena alteração nas configurações visando melhorar o desempenho. Aplicamos um clique duplo sobre o gravador no Gerenciador de Dispositivos, e no quadro 37-16 Hardware Total apresentado selecionamos a guia Configurações (figura 15). Caso esteja presente no quadro, marcamos a opção DMA. As transferências de dados passarão a ser feitas por DMA, o que resulta no aumento do desempenho do computador, já que o processador poderá executar outras tarefas durante as transferências de dados do gravador. Observe que neste quadro temos também a opção Transferência de dados síncrona. Esta configuração é aplicada apenas para modelos SCSI, não tendo portanto efeito em modelos IDE. Figura 37.15 Configurações do gravador. Observe no quadro da figura 15 que podemos também escolher a letra a ser usada pelo drive. Por default é usada a primeira letra disponível, mas podemos aqui escolher outra letra subseqüente. Devemos agora testar se as funções do drive de CD-ROM estão operacionais no gravador. Podemos acessar CD-ROMs e ouvir CDs de áudio para checar o seu funcionamento. A próxima etapa é instalar o software de gravação, o que será abordado mais adiante neste capítulo. Instalando um gravador USB O gravador que usaremos como exemplo neste artigo é um modelo da QPS (Quality Performance Service), gentilmente cedido por www.gravador.com.br, uma empresa situada em Belo Horizonte que tem contribuído com o nosso site e nosos livros, emprestando equipamentos para avaliação e elaboração de artigos técnicos. Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-17 Figura 37.16 Gravador de CD-R/CD-RW USB. A figura 16 mostra o gravador. Trata-se de um drive produzido pela Mitsumi, modelo 4802TE. A QPS adquire este drive da Mitsumi e adiciona a interface USB e o gabinete, software, manuais e adaptador de alimentação (figura 17). Figura 37.17 Gravador e acessórios. Todos os PCs modernos possuem interfaces USB. Infelizmente muitos deles (modelos AT) possuem esta interface mas não são fornecidos com os conectores que dão acesso a ela. Nesses casos a interface USB fica inacessível e inutilizada. Para casos como este, o gravador deve ser comprado juntamente com uma placa de expansão PCI, dotada de interfaces USB, permitindo assim a conexão deste gravador e outros dispositivos USB. Já é possível encontrar essas placas no comércio, com relativa facilidade. A figura 18 mostra os conectores presentes no cabo USB que acompanha este drive. O conector da esquerda deve ser ligado ao drive, e o da direita, de aspecto mais "achatado", deve ser ligado na interface USB. 37-18 Hardware Total *** 35% *** Figura 37.18 Conectores USB. Ligamos o cabo USB em uma das interfaces USB disponíveis no computador, como mostra a figura 19. Figura 37.19 Ligando o drive em uma interface USB do computador. No drive devemos ligar o outro conector do cabo USB, e ainda o conector de alimentação, como vemos na figura 20. Figura 37.20 Conexões no drive. Ao ligarmos o computador, o Windows detectará o gravador e passará à instalação dos seus drivers. Vemos na figura 21 que foi detectado o "Que! Drive USB". Clicamos em Avançar. Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-19 Figura 37.21 O Windows detectou o gravador. No quadro da figura 22, devemos marcar a opção "Especificar um local" e usar o botão Procurar para selecionar o drive e diretório onde os drivers estão localizados. No caso deste gravador, os drivers estão no diretório QUE!\WinDrivers. Clicamos agora em Avançar. Note que este gravador é capaz de ler CDs, mas não podemos usá-lo neste momento para fazer a instalação dos seus drivers, já que ainda não está operacional. O PC precisa portanto ter um outro drive de CD-ROM em funcionamento. Uma opção para PCs que não possuem drive de CD-ROM é copiar os drivers para um disquete, utilizando um outro computador que possua drive de CD-ROM. Figura 37.22 Indicando a localização dos drivers. Terminada a instalação dos drivers, o drive USB passará a constar no Gerenciador de Dispositivos, na chave "Universal serial bis controller", como vemos na figura 23. 37-20 Hardware Total Figura 37.23 Drive USB no Gerenciador de Dispositivos. O drive também aparecerá no Windows Explorer e na janela Meu Computador. No nosso exemplo, o drive de CD-ROM já existente no computador recebe a letra E, e o gravador USB recebe a letra F. Neste momento podemos usar o gravador para todas as operações normalmente realizadas por um drive de CD-ROM. Para fazer gravações de CD-R e CDRW temos que instalar os utilitários apropriados para este fim. O próximo passo é a instalação do software de gravação que acompanha o produto, o Adaptec Easy CD Creator. A partir daí, a utilização deste gravador é idêntica à de qualquer outro gravador. Instalando um gravador Firewire Veremos agora a instalação de um típico gravador Firewire. O modelo usado como exemplo é da marca EZQuest (figura 24). Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-21 Figura 37.24 Gravador de CD-R / CD-RW Firewire da EZQuest (cortesia www.gravador.com.br). Na parte traseira do gravador temos a conexão para alimentação (possui fonte própria) e duas conexões Firewire, utilizadas para a ligação com o dispositivo anterior e o posterior da cadeia. Figura 37.25 Conexões na parte traseira do gravador. O gravador é acompanhado de uma placa de interface Firewire padrão PCI, com três portas (figura 26). Esta placa é normalmente necessária, pois as placas de CPU atuais ainda não possuem interfaces Firewire embutidas. Figura 37.26 Placa de interface IEEE-1394 PCI. 37-22 Hardware Total Em linhas gerais, a instalação é simples. Conectamos a placa e o Windows irá reconhecê-la e instalar seus drivers nativos. Podemos agora conectar o gravador, que será automaticamente reconhecido como drive de CD-ROM. Para utilizar as funções de gravação devemos instalar um software apropriado. Este aparelho é acompanhado do Adaptec CD Creator para este fim. Figura 37.27 O Windows detecta inicialmente a placa de interface IEEE1394 e pede seus drivers. O Windows, a partir da versão 98, já é acompanhado de drivers para interfaces Firewire. Para que seja utilizado basta responder ao Assistente para adicionar novo hardware com “Procurar o melhor driver” e a seguir marcar a opção “Unidade de CD-ROM”. Será feita a instalação do driver a partir do arquivo C:\Windows\INF\1394.INF. Podemos agora checar a presença e o correto funcionamento da placa de interface 1394 através do Gerenciador de Dispositivos (figura 28). A instalação não difere da de outra placa PnP qualquer, portanto raramente precisamos nos preocupar com conflitos de hardware. A placa utiliza como recursos de hardware, duas faixas de endereços de E/S e uma linha de interrupção. Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-23 Figura 37.28 A interface IEEE 1394 consta corretamente no Gerenciador de Dispositivos. A partir do instante em que a interface consta no Gerenciador de Dispositivos, podemos fazer a conexão do gravador, bem como de qualquer outro dispositivo Firewire. Como sabemos, este barramento possui o recurso hot swapping, ou seja, podemos conectar e desconectar dispositivos sem desligar e sem reinicializar o computador. Basta então conectar o drive através do cabo apropriado que o acompanha, e será automaticamente reconhecido. No nosso exemplo, o drive de CD-ROM estava configurado como E, e o gravador entrou com a primeira letra disponível (F), como vemos na figura 29. Figura 37.29 O drive de CD-R / CD-RW foi reconhecido como “F”. Já podemos neste momento utilizar todas as funções normais de um drive de CD-ROM. Podemos acessar CD-ROMs e CDs de áudio. Entretanto para 37-24 Hardware Total ouvir a música temos que ligar a saída de áudio do gravador na entrada Line In da placa de som. Note que este gravador não vai necessariamente substituir o drive de CD-ROM, apesar de ser perfeitamente capaz. Entretanto é recomendável utilizá-lo em um PC que já possua um drive de CD-ROM instalado. Sem um drive de CD-ROM não poderíamos, por exemplo, acessar o CD-ROM de instalação do Windows, que não possui driver de modo real para reconhecer a interface e drives Firewire na ocasião da instalação. Entretanto se tivéssemos um disco rígido apenas formatado e com o diretório de instalação do Windows, em um PC sem drive de CD-ROM, poderíamos instalar o Windows e utilizar este gravador como drive de CD-ROM, que estaria disponível depois do Windows instalado. Assim como ocorre com qualquer gravador de CDs, os drivers do Windows ou do fabricante dão acesso às funções de leitura (no nosso caso, CD-ROM e CD-Audio). Para ter acesso às funções de gravação, precisamos instalar o utilitário de gravação de CDs que o acompanha. No caso desta unidade é usado um dos softwares mais famosos deste tipo, o Adaptec Easy CD Creator. A questão da versão do software é muito importante. As funções de gravação são de responsabilidade do utilitário de gravação de CDs, e não do sistema operacional. Portanto é preciso que o software a ser usado reconheça a unidade de gravação instalada. Como regra geral, em caso de dificuldades no reconhecimento de um gravador, devemos utilizar uma versão mais nova do do software de gravação. Existem vários outros modelos de gravadores Firewire, e o método de instalação é semelhante. A figura 30 mostra um gravador bem interessante. Além de gravar CD-R e CD-RW, também opera como leitor de DVD. Figura 37.30 Um drive Fireware que funciona com CDROM, CD-R, CD-RW e DVD. Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-25 Usando o Adaptec Easy CD Passaremos agora a apresentar a operação de alguns programas de gravação de CDs, começando por um dos mais famosos, o Adaptec Easy CD. Este é um típico programa para gravação de CD-R e CD-RW que acompanha muitos gravadores. Vamos exemplificar o seu uso para a gravação de um CD compatível com CD-ROM. Este programa pode também gravar CDs compatíveis com Audio CD e vários outros tipos. Ao ser executado é apresentado o quadro mostrado na figura 31. Escolhemos a opção New para dar início a um novo projeto de CD. Figura 37.31 Abertura do Adaptec Easy CD. A seguir é apresentado o quadro da figura 32, no qual escolhemos o tipo de disco que queremos gravar. Note que a mídia será do tipo CD-R ou CD-RW, mas os dados gravados podem ser compatíveis com diversos tipos de CD. Usaremos neste exemplo a opção CD-ROM. Figura 37.32 Escolhendo o tipo de CD a ser criado. Os tipos de CD que podem ser criados com o Adaptec Easy CD são:  Multisession CD-ROM 37-26        Hardware Total CD-ROM Audio CD CD Copy Mixed mode CD Mixed mode CD from image CD From na imagem file CD Extra mode Será apresentada uma janela com várias guias, entre as quais selecionamos a Data Track. Usamos agora a janela Meu Computador para selecionar as pastas e arquivos a serem gravados. No nosso exemplo gravaremos no CD o conteúdo das pastas 500DIC1, 500DIC2, CM200500 e MANUT, todas fazendo parte da pasta C:\LIVROS. Colocamos lado a lado na área de trabalho do Windows, a janela na qual estão os arquivos a serem gravados e a janela do Easy CD Pro. Usamos agora o comando arrastar e soltar para “transferir” para a janela do Easy CD Pro os nomes das pastas a serem gravadas. Esta operação é mostrada na figura 33. *** 75% *** Figura 37.33 Indicando o que deve ser gravado. Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-27 Figura 37.34 Opções de gravação. As opções de gravação Selecionamos agora a guia General (figura 34). Nesta guia existem várias opções importantes relacionadas com a gravação. a) Writing Speed Indicamos a velocidade de gravação a ser utilizada. Devemos a princípio usar a velocidade máxima suportada pelo gravador, mas se o computador e o disco rígido não forem suficientemente rápidos poderá ser necessário utilizar uma velocidade de gravação menor. Gravadores tipo 2x podem operar nas velocidades 1x e 2x. Gravadores 4x podem operar em 4x, 2x e 1x. É conveniente usar o botão Speed Test, visando checar se o computador tem condições de operar na velocidade selecionada. b) Write on the fly Evite utilizar esta opção. Quando a deixamos desmarcada, o programa criará no disco rígido, uma imagem dos dados a serem gravados no CD. Esta imagem é formada por um grande arquivo, armazenado no diretório temporário do Windows (podemos alterar este diretório, bastando indicá-lo no campo Temporary directory). O acesso a este arquivo de imagem na ocasião da transferência dos dados para o CD é muito mais rápido que acessar arquivos individuais. Durante a gravação, é preciso transferir para o CD, um fluxo contínuo de dados. Se este fluxo for interrompido ocorrerá o que chamamos de buffer underrun. O resultado é a falha na gravação. Se for um CD-R, estará estragado. Se for um CD-RW, devemos reiniciar a gravação. O uso do arquivo de imagem minimiza os movimentos com as cabeças de leitura e gravação do disco rígido para acessar os arquivos a 37-28 Hardware Total serem transferidos. A opção Write on the fly pode ser usada quando queremos gravar uma pequena quantidade de arquivos grandes (por exemplo, 10 arquivos AVI com 60 MB cada um). Na maioria das vezes entretanto, a gravação on the fly resulta no risco da ocorrência do buffer underrun. Para minimizar a chance de ocorrer este tipo de problema, deixe esta opção desmarcada. c) Test before writing Se você tiver problemas de buffer underrun, além de desabilitar a gravação on the fly, deve usar esta opção ativada. Ele faz com que, antes de gravar definitivamente os dados na mídia, seja feita uma gravação simulada. Nesta gravação são realizadas exatamente as mesmas operações que ocorrem na gravação verdadeira, exceto que o feixe LASER do gravador terá sua potência reduzida, não conseguindo desta forma, gravar os dados no disco. d) Start writing if test completes OK Indicamos aqui se a gravação será feita, e quanto tempo depois será dado o seu início, ao término do teste de gravação. As opções são do not start (a gravação não será feita, ficará apenas no teste), after 10/30/60 seconds (terminado o teste, será feita uma pausa antes do início da gravação) e immediately (é dado início à gravação imediatamente após o teste). e) CD format É escolhido aqui o formato a ser utilizado na gravação. O formato mais comum é o Mode 1 (650 MB). A opção Close Disk faz com que o disco seja finalizado, não permitindo gravações adicionais posteriores. Iniciando a gravação Terminada a programação desses parâmetros, damos início ao processo de gravação (formação da imagem, teste e transferência para a mídia). Para fazer isto, usamos o comando CD-Writer / Write, ou então clicamos no botão Write na barra de ferramentas. A figura 35 mostra as várias etapas da gravação. Inicialmente temos a formação do arquivo de imagem. O tempo necessário para esta operação dependerá da taxa de transferência do disco rígido. A seguir começará o teste de gravação do CD. Os dados do arquivo de imagem são “gravados” na mídia, porém o feixe LASER permanece com baixa potência, e a gravação não tem efeito. Terminado o teste começará a gravação definitiva. Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-29 *** 100% *** Figura 37.35 As etapas da gravação. Usando o WinOnCD Mostraremos a seguir um outro software para gravação de CD-R e CD-RW, o WinOnCD. Veremos que a operação deste software é bem similar à do Easy CD, e também aos demais programas para gravação disponíveis no mercado. Após a instalação do programa, o Windows deve ser reiniciado. É apresentado automaticamente o quadro da figura 36. Trata-se de um programa para checar a velocidade do gravador e a velocidade do disco rígido. O teste mostra as velocidades que podem ser utilizadas na gravação. Podemos saber por exemplo, se um determinado gravador 4x pode ser usado seguramente na velocidade 4x, em função do desempenho global do computador. A figura mostra que para transferir dados do disco rígido para o gravador, a máxima velocidade segura é 2x quando operando no modo on the fly, ou 8x quando fazendo a gravação a partir de uma imagem no disco rígido. Concluímos então que é perfeitamente seguro, para um gravador 4x, gravar dados a partir da imagem no disco rígido. Figura 37.36 Teste de velocidade. 37-30 Hardware Total Ao usarmos o programa WinOnCD, é apresentado um quadro para o selecionamento do tipo de disco a ser criado (figura 37). No nosso exemplo faremos a gravação de um CD-ROM (ISO9660 / Joliet). Figura 37.37 Escolhendo o tipo de disco a ser criado. Na figura 38 vemos a janela principal do WinOnCD. A partir de uma lista de pastas e arquivos, similar à do Windows Explorer, selecionamos o que deve ser gravado. Na parte inferior da janela, clicamos sobre o botão Editor. Podemos agora arrastar para esta área, as pastas e arquivos a serem gravados. Figura 37.38 O programa WinOnCD. Uma vez definidos os arquivos a serem gravados, clicamos sobre o botão Disc. A parte inferior da janela assumirá o aspecto mostrado na figura 39. Podemos escolher aqui algumas opções de gravação, já explicadas quando apresentamos o programa Easy CD. Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-31 Figura 37.39 Opções de gravação do WinOnCD. Clicamos então sobre o botão Record. O programa pedirá a colocação de um CD em branco e determinará se trata-se de um CD-R ou CD-RW. Será criado o arquivo de imagem, a seguir será feito o teste de gravação (caso tenha sido selecionado), e finalmente começará a gravação (figura 40). Figura 37.40 Gravação em andamento. Durante as gravações é conveniente monitorar o indicador Write Buffer Status. Deve ficar preferencialmente o mais próximo possível da marca Full. Este medidor indica a quantidade de dados existentes no buffer interno do gravador. Este buffer tem o objetivo de compatibilizar a velocidade do gravador com a velocidade de transferência de dados provenientes do disco rígido. Em uma gravação na velocidade 4x (600 kB/s), um buffer de 1 MB pode armazenar dados para cerca de 1,6 segundos de gravação. Isto significa que o computador pode fazer pausas de até 1,6 segundos durante o processo de gravação. Essas pausas podem corresponder a tempos de movimentação das cabeças para a busca de arquivos fragmentados em uma gravação on the fly. Se o marcador mostrar que o buffer não permanece cheio durante a gravação, providências devem ser tomadas para evitar o buffer underrun. Podemos por exemplo desabilitar a gravação on the fly e/ou reduzir a velocidade de gravação. Apagando uma mídia de CD-RW Os programas para gravação de CDs permitem fazer o apagamento de mídias CD-RW que já contenham dados. O WinOnCD, por exemplo, apresenta após o pressionamento do botão Record, um quadro com 37-32 Hardware Total informações e controles sobre a mídia. Neste quadro selecionamos a guia Blank (figura 41), na qual podemos comandar este apagamento. Figura 37.41 Apagamento do CD-RW. Packet Write Os gravadores atuais são acompanhados de mais de um tipo de software de gravação. Programas como o WinOnCD e o Easy CD Pro permitem gravar discos a partir do selecionamento das pasta e arquivos desejados, seguidos da criação de um arquivo de imagem, teste e finalmente a gravação. Existem outros softwares que permitem o uso de discos CD-R e CD-RW como se fosse um disco rígido. Obviamente no caso do CD-R não poderemos apagar dados já gravados. Um desses programas é o Packet CD, produzido pela CeQuadrat, a mesma produtora do WinOnCD. Quando o Packet CD está instalado e inserimos um CD-R ou CD-RW em branco, é automaticamente apresentado um quadro como o da figura 42. Figura 37.42 Detecção de um CD em branco pelo Packet CD. Podemos então formatar o disco CD-R ou CD-RW. A figura 43 mostra a formatação de um CD-RW em andamento. Esta operação demora cerca de Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-33 50 minutos em um drive 2x. Já a “formatação” de um CD-R é bem mais rápida, durando menos de 1 minuto. Terminada a formatação podemos gravar dados no disco sem utilizar programas especiais como o WinOnCD ou o Easy CD. Bastará utilizar comandos usuais de cópia, como se estivéssemos gravando em um disco rígido. Figura 37.43 Formatação de um disco CD-RW pelo Packet CD. Note que o Packet CD permite gravar apenas 512 MB por disco, ao invés dos usuais 650 MB. Além disso é preciso que o sustema operacional tenha capacidade de ler discos no sistema UDF, usado pelo Packet Write. É o caso do Windows 98 e superiores. Compatibilidade de mídias Muito desagradável é a situação em que gravamos um CD e ao tentarmos fazer sua leitura em um drive de CD-ROM ocorrem erros de leitura, ou mesmo o não reconhecimento do disco. Este problema pode ser evitado se soubermos escolher o tipo correto de mídia. O processo de gravação em CD-R foi patenteado pela Mitsui Chemicals, e é baseado em uma substância chamada phtalocyanine. A mídia apresenta o aspecto dourado (gold media). CD-Rs com este tipo de mídia são fabricados pela Kodak e pela Mitsui. Outras empresas desenvolveram outro tipo de mídia, na cor verde (green media), baseada em uma substância chamada cyanine. Esses discos são produzidos pela Sony e TDK, entre outras. A Verbatim patenteou um outro tipo de mídia, na cor azul (blue media), também baseada no cyanine. A mídia dourada (phtalocyanine) apresenta vantagens sobre as mídias verde e azul (cyanine), apesar do seu preço ser discretamente superior. Uma delas é a sua maior vida útil, estimada em cerca de 100 anos, contra cerca de 15 anos obtidos com as outras mídias (a vida útil é estimada por processos de aceleração de envelhecimento, baseados em stress térmico e aplicação de vários tipos de radiação). 37-34 Hardware Total A outra vantagem são os melhores resultados obtidos nas gravações em alta velocidade. Podemos encontrar gravadores de CD-R capazes de ler em altas velocidades, tão rápidos quanto os drives de CD-ROM modernos, mas bastante lentos ao fazer as gravações (1X, 2X, 4X e 8X são os tipos mais comuns). Ao gravar em 1X (uma gravação demora cerca de 1 hora), todos os tipos de mídia apresentam resultados semelhantes, com baixas taxas de erro (ou seja, os CDs que você grava podem ser lidos com sucesso em praticamente qualquer drive de CD-ROM), mas a situação poderá ser diferente nas velocidades de gravação superiores. Por exemplo, ao gravar em velocidade 2X (uma gravação completa dura cerca de meia hora), você poderá obter maiores taxas de erro (impossibilidade de leitura em certos drives) nas mídias verde e azul que na mídia dourada. Mais crítica ainda é a gravação em 4X. Na verdade, muitos fabricantes de gravadores de CD-R nesta velocidade recomendam o uso exclusivo de mídia dourada. Os problemas de leitura em mídias de CD-R são mais comuns quando tentamos ler esses discos em drives de CD-ROM antigos, com velocidades entre 8x e 16x. Para velocidades inferiores, em drives ainda mais antigos, problemas de compatibilidade não ocorriam. Nos drives de CD-ROM mais novos, com velocidades superiores a 20x, os fabricantes tomaram o cuidado de garantir que o sistema ótico opere corretamente nas leituras de mídias CD-R. A questão da compatibilidade com as mídias CD-RW é bem mais séria. A maioria dos drives de CD-ROM antigos não podem ler mídias CD-RW, pois o feixe LASER refletido possui intensidade muito fraca. Apenas os drives de CD-ROM multiread (consulte as especificações no manual) podem fazer leitura nessas mídias. Por isso sua aplicação é bem mais restrita que a das mídias CD-R. Se você pretende enviar para outro usuário um CD gravado e não sabe se o drive de CD-ROM é multiread, utilize então uma mídia CD-R. Leve em conta também que a mídia CD-RW é 10 vezes mais cara que a mídia CD-R, e esta deve ser usada preferencialmente para transporte de dados. Evitando o buffer underrun O mais sério problema que um gravador de CDs pode apresentar é o buffer underrun, que ocorre quando o gravador deixa de receber, mesmo que por uma fração de segundo, a seqüência de dados a serem gravados. Isto resulta na perda do CD-R que estava sendo gravado. No caso de uma mídia de CDRW, é preciso reiniciar o processo de gravação. Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-35 Durante o processo de gravação de um CD-R ou CD-RW, o seu drive precisa receber um fluxo constante de dados. Como é muito difícil a manutenção de um fluxo constante, os gravadores de CDs possuem um buffer interno que consiste em uma área de memória (em geral 1 MB ou menos) suficiente para manter os dados que deverão ser gravados nos próximos segundos. A velocidade na qual os dados são retirados deste buffer e transferidos para a mídia é absolutamente constante, mas a velocidade na qual o computador coloca dados neste buffer poderá variar, e até mesmo fazer pequenas pausas por uma fração de segundo, desde que o buffer não fique vazio. Quando o PC realiza pausas na transferência dos dados para a mídia em um período suficiente para que os dados do buffer sejam consumidos, ocorre o buffer underrun. A gravação em curso é perdida, e o CD-R fica inutilizado. O CD-RW não fica inutilizado mas precisamos recomeçar do início o processo de gravação. Podemos tomar algumas providências para evitar este problema: 1) Teste antes de gravar Os programas para gravação de CD-R e CD-RW possuem um comando para gravação simulada, na qual os dados são transferidos, porém o feixe laser que faz a gravação na mídia é mantido com baixa potência, não efetivando a gravação. Se não ocorrerem erros, você poderá realizar a gravação efetiva. Se ocorrerem erros, você deverá investigar as suas causas e tentar fazer com que não ocorram. Por exemplo, você pode tentar uma velocidade de gravação mais baixa. Repita a simulação para checar se você conseguiu resolver o problema, e só então faça a gravação definitiva. Isso evitará que você estrague vários CDs virgens enquanto estiver tentando resolver os problemas. 2) Reduza a velocidade O buffer underrun ocorre porque os dados do buffer do CD-R são consumidos muito rapidamente. Dependendo da velocidade e do tamanho do buffer, uma pequena pausa de um segundo que o processador precise fazer para executar outras atividades fará com que o buffer underrun ocorra. As velocidades de gravação determinam a velocidade na qual os dados do buffer são consumidos: Velocidade 1X 2X 4X 8X 12X 16X Taxa 150 kB/s 300 kB/s 600 kB/s 1200 kB/s 1800 kB/s 2400 kB/s 37-36 Hardware Total Digamos que o seu gravador tenha um buffer de 1 MB e seja capaz de operar em 4X, ou seja, 600 kB/s. Se o processador fizer uma pausa de 1,7 segundos, todos os dados do seu buffer serão consumidos, e ocorrerá o buffer underrun. Já com a velocidade 2X, este problema só ocorreria se o processador parasse de enviar dados por 3,4 segundos, e com a velocidade 1X o problema só ocorreria com uma pausa de 6,8 segundos. Observe que a situação é mais crítica quando o buffer do gravador tem menor tamanho. Portanto, se você está tendo este tipo de problema, reduza a velocidade de gravação. 3) Desabilite a leitura antecipada O Windows realiza operações de leitura antecipada no disco rígido, o que em geral aumenta o seu desempenho médio. Quando um programa solicita a leitura de uma parte de um arquivo, é feita a leitura desta parte e de uma área posterior, mantendo a seqüência. Apesar do desempenho global do acesso a disco ser aumentado, são realizadas pequenas pausas para a leitura dessas áreas de forma antecipada. Figura 37.44 Desabilitando a leitura antecipada. Para desabilitar este recurso, clique em Meu Computador com o botão direito do mouse e no menu apresentado escolha a opção Propriedades. No quadro apresentado selecione a guia Desempenho e clique sobre o botão Sistema de Arquivos. Selecione a guia Disco rígido e você terá acesso ao quadro da Figura 44. Coloque totalmente para a esquerda o controle indicado como Otimização de leitura antecipada, como mostra a figura. 4) Verifique o desempenho do disco rígido Capítulo 37 – Gravadores de CDs 37-37 O disco rígido pode não estar sendo suficientemente veloz para transferir os dados na velocidade exigida pelo gravador. Acesse o CMOS Setup e habilite a opção Ultra DMA. 5) Desabilite outros programas Não deixe que outros programas fiquem em execução ao mesmo tempo em que usa o programa para gravar CDs. Esses programas poderão fazer acesso a disco, deixando o buffer do CD-R temporariamente sem receber dados. 6) Interface IDE Se tanto o disco rígido como o gravador (no caso de modelos IDE) estiverem ligados na mesma interface IDE, você provavelmente terá problemas. Instale o gravador na outra interface IDE. Problemas também podem ocorrer quando o drive de CD-ROM e o disco rígido estão ligados na mesma interface IDE. Instale então o drive de CD-ROM na interface IDE secundária, mesmo que seja junto com o gravador. Note que nesta configuração você não poderá transferir arquivos diretamente de um CD-ROM para um CDR/CD-RW (ou então terá muitos problemas de buffer underrun). Será preciso antes copiar para o disco rígido os dados que você deseja gravar. Outros problemas Mesmo com esses cuidados, outros problemas não relacionados com o buffer underrun podem ocorrer. Vejamos algumas providências que podem ser tomadas: 1) Interfaces SCSI Os drives de CD-R e CD-RW conectados em interfaces SCSI estão sujeitos a todos os tipos de erro de configuração típicos dos dispositivos SCSI. Verifique se as terminações estão corretas e confira o SCSI ID. 2) Interface paralela Gravadores de CDs estão expostos aos problemas e incompatibilidades que podem ocorrer quando ligamos vários dispositivos na porta paralela. A solução para os problemas poderá ser a instalação de uma caixa comutadora, ou então uma segunda interface paralela. Não deixe ainda de verificar se a porta paralela está configurada como EPP ou ECP. 3) Caddy defeituoso Muitos gravadores utilizam o caddy, uma espécie de estojo para a colocação do CDs. Se você estiver tendo problemas, experimente usar um caddy novo. 37-38 Hardware Total Se este dispositivo sofrer algum tipo de choque mecânico, poderá afetar o processo de gravação. 4) Limpeza do sistema ótico Discos de limpeza para drives de CD-ROM também podem ser usados para gravadores de CD-R e CD-RW. Este sistema ótico pode ficar sujo, principalmente por poeira. /////////// FIM /////////// Capítulo 38 DVD Informática e cinema Enquanto os populares CDs faziam sucesso no armazenamento de dados (CD-ROM) e áudio (CD-Audio), grandes empresas da indústria cinematográfica e de computação juntaram esforços e fizeram investimentos para desenvolver um novo tipo de CD, com capacidade muito maior que as dos CDs tradicionais. Um único desses novos CDs possui capacidade equivalente à de vários CD-ROMs. Tendo uma capacidade tão elevada, poderiam armazenar filmes digitalizados, substituindo assim as velhas fitas VHS. Esses novos discos são chamados de DVD (Digital Video Disk ou Digital Versatile Disk). As locadoras de vídeo já começaram a substituir as antigas fitas por DVDs. Este é um processo que ainda vai demorar alguns anos. Para ver esses filmes é preciso ter um aparelho apropriado conectado à TV, o DVD Player. Computadores também podem exibir filmes gravados em DVD, bastando que tenham instalado um drive de DVD. Além de exibir filmes, esses drives também podem ler DVDs com dados gravados, os DVD-ROMs. A capacidade de um DVD-ROM depende do tipo de camada (simples ou dupla) e do número de faces. São quatro os tipos de DVD-ROM: Nome DVD-5 DVD-9 DVD-10 DVD-18 Faces Simples Simples Dupla Dupla Camada Simples Dupla Simples Dupla Capacidade 4,38 GB 7,95 GB 8,75 GB 15,90 GB 38-2 Hardware Total Portanto, o DVD-ROM mais simples armazena 4,38 GB, capacidade 6 vezes superior à de um CD-ROM. Ao ler DVD-ROMs de dupla camada, face simples, a capacidade máxima é de quase 8 GB, o equivalente a 12 CDROMs. Os drives de DVD-ROM atuais não possuem dupla cabeça de leitura. Isto significa que é preciso “virar o CD” para acessar o outro lado. Além de operar com esses CDs de alta capacidade, os drives de DVD podem também funcionar como um drive de CD-ROM comum. Podem portanto ler CD-ROM, CD-Audio, CD-R, CD-RW, Video CD e todos os demais tipos de disco que podem ser lidos em um drive de CD-ROM comum. Um drive de DVD-ROM pode perfeitamente substituir um drive de CD-ROM em qualquer computador. Um único drive DVD faz todo o trabalho que seria feito por um drive de CD-ROM, além de poder ler DVDROM e reproduzir filmes armazenados em DVD. Inclusive esses drives utilizam normalmente a interface IDE. A figura 1 mostra um drive de DVD produzido pela Creative Labs. Figura 38.1 Um drive de DVD. Aparentemente é similar a um drive de CD-ROM. A principal diferença visual está no logotipo DVD na sua parte frontal (figura 2). Figura 38.2 O logotipo DVD. Capítulo 38 - DVD 38-3 O padrão de velocidade As medidas de velocidade dos drives de DVD são diferentes das dos drives de CD-ROM. A chamada velocidade simples era a utilizada nos drives de primeira geração, cerca de 1380 kB/s. Os modelos mais novos operam com taxas mais elevadas: Modo 5x 6x 8x 10x 12x 16x Taxa de transferência 6700 kB/s 8100 kB/s 10800 kB/s 13500 kB/s 16200 kB/s 21600 kB/s Quando lêem discos CD-ROM e compatíveis, esses drives também são rápidos. Note entretanto que a velocidade de leitura de CD-ROM não tem uma relação fixa com a velocidade de leitura de DVD. O modelo PC-DVD Encore 5x, da Creative Labs, faz a leitura de CD-ROM na velocidade 32x, enquanto o PC-DVD Encore 6x, mais modernos, lê CD-ROM na velocidade 24x. Portanto, os fabricantes sempre indicarão a velocidade para leitura de DVD e de CD-ROM. Os drives de DVD-RAM, capazes de realizar gravações em mídias DVD especiais, são mais lentos que aqueles que só fazem leitura. Por exemplo, o modelo PC DVD-RAM da Creative Labs realiza gravações e leituras em mídias DVD-RAM em 1X (1385 kB/s) e leituras em DVD-ROM em 2X (2770 kB/s). Também faz acesso a discos CD-ROM na velocidade 20X. Uma mídia DVD-RAM tem capacidade de 2,6 GB em cada face, e custa nos Estados Unidos, cerca de $30. Em breve teremos drives e mídias com capacidades ainda maiores, e também com maiores taxas de transferência. Um DVD de mais baixa capacidade (DVD-5, com face simples e camada simples) armazena 2 horas de vídeo de alta resolução, codificado no padrão MPEG-2. A resolução é de 720x480. Filmes de maior duração podem ser armazenados nos discos de maior capacidade: 4 horas para os modelos face simples/camada dupla e face dupla/camada simples, e 8 horas para o modelo de face dupla/camada dupla. Um DVD não armazena apenas as imagens do filme. Esses discos possuem 32 trilhas para legendas (é possível por legendas em várias línguas), 8 trilhas de áudio, com 8 canais cada uma (o filme pode ter até 8 traduções). Suporta até 9 ângulos de câmeras. O produtor pode fazer a filmagem com várias câmeras, e o usuário escolher a câmera na exibição. 38-4 Hardware Total O grande avanço tecnológico responsável pela elevada capacidade dos DVDs é o aumento da densidade dos bits gravados. Os CD-ROMs e similares utilizavam para armazenar os bits, pequenas áreas chamada pits. A distância entre trilhas consecutivas é de 1,6 m (milionésimo de metro, ou milésimo de milímetro), e cada pit tem cerca de 0,8 m. Nos DVDs, a distância entre trilhas foi reduzida para 0,74 m, e o tamanho de cada pit foi reduzido para 0,4 m. Além de aumentar o número de bits por unidade de área, os DVDs também podem utilizar dupla camada e/ou dupla face, fazendo a capacidade total chegar em torno de 16 GB. Figura 38.3 Comparação entre DVD e CD. Os discos DVD-ROM Fisicamente os discos DVD são muito parecidos com CDs. Apresentam as mesmas dimensões físicas. Na figura 4 vemos alguns desses discos. Observe como não existe diferença aparente em relação aos CDs. Figura 38.4 DVD-ROMs. Capítulo 38 - DVD 38-5 A diferença será notada durante o uso. Para começar, a capacidade é muito mais elevada. Na figura 5 vemos o quadro de propriedades de um DVDROM. Observe a capacidade indicada, cerca de 4 GB. Graças aos DVDROMs, produtores de jogos podem utilizar imagens de altíssima qualidade e trechos de filmes digitalizados com qualidade de cinema. Figura 38.5 Este DVD-ROM armazena cerca de 4 GB. As seis regiões Aqui está um detalhe muito importante que deve ser levado em conta por quem deseja adquirir um drive de DVD-ROM. Não existe restrição nenhuma quando utilizamos DVD-ROMs, ou seja, DVDs que armazenam software. A restrição ocorre quando tentamos utilizar DVDs que armazenam filmes. Para dificultar a pirataria de filmes, os discos DVD que armazenam filmes possuem um código que identifica a região do mundo na qual poderão ser usados. Em cada uma dessas regiões são vendidos DVD Players e DVD-ROMs são vendidos também codificados para aquela região. O Brasil pertence à região 4. DVD Players e DVD-ROMs vendidos aqui não podem exibir filmes comprados por exemplo nos Estados Unidos, que estão codificados para a região 1. Da mesma forma, se você comprar em uma loja de informática, um drive de DVD-ROM que não seja apropriado para a região 4, não poderá visualizar os filmes disponíveis nas locadoras de video, nem os que são vendidos por aqui. 38-6 Hardware Total Note que alguns drives de DVD-ROM podem ter o código de região reprogramado. O programa de instalação dos drives DVD Encore, da Creative Labs, pergunta ao usuário qual é a região na qual está sendo instalado. Podemos então programar a região 4 e ter acesso aos filmes em DVD disponíveis no Brasil. Esta reprogramação só pode ser feita no máximo 4 vezes. Outros drives de DVD-ROM de outros fabricantes podem apresentar mecanismos semelhantes de troca de região, mas a maioria deles é programado na fábrica com uma região fixa. Mais uma vez lembramos que a restrição de regiões se aplica somente à exibição de filmes. Para executar softwares armazenados em DVD-ROM não existe restrição alguma. Figura 38.6 As seis regiões. A figura 6 mostra as seis regiões nas quais o mundo foi dividido para efeito de distribuição de filmes em DVD. 1: Estados Unidos e Canadá 2: Japão, Europa, Oriente Médio e África do Sul 3: Sudeste Asiático e Hong Kong 4: América do Sul, América Central, Austrália e Nova Zelândia 5: Maior parte da Ásia e África (excluindo a África do Sul) 6: China A placa decodificadora Filmes armazenados em DVD são codificados no formato MPEG-2. A decodificação dessas imagens é uma tarefa que requer muito processamento, por isso para ter melhores resultados, não é realizada por software, e sim, por hardware. Isto é feito através de uma placa decodificadora MPEG-2 que acompanha os kits DVD. Por exemplo, os mais recentes kits da Creative Labs são acompanhados da placa decodificadora DXR3 (Dynamic eXtended Resolution). Essas placas recebem o fluxo de dados provenientes do DVD, fazem a codificação e enviam a imagem para o monitor e para um aparelho Capítulo 38 - DVD 38-7 de TV. Para poderem enviar as imagens para o monitor, essas placas trabalham em conjunto com a placa de vídeo. Um cabo é fornecido junto com o kit para ligar a placa SVGA à placa decodificadora. Figura 38.7 Placa decodificadora DXR3. A figura 7 mostra uma placa decodificadora DXR3. Utiliza o barramento PCI e possui memórias que armazenam os dados a serem decodificados. Isto facilita a manutenção de uma taxa de envio de imagem constante, como é exigido para a boa exibição de vídeo. Na figura 8 vemos os conectores existentes na parte traseira desta placa. Figura 38.8 Conectores de uma placa DXR3. Da esquerda para a direita temos os seguintes conectores:      Saída de áudio analógico Saída de áudio digital Saída para TV Saída para o monitor SVGA Entrada, vinda da placa SVGA Os sons existentes nos DVDs são lidos juntamente com a imagem, através da interface com o computador (no caso, a IDE). Esses dados são recebidos 38-8 Hardware Total pela placa decodificadora, na qual a imagem e o som são obtidos. O som é enviado da DXR3 para a placa de som, através de uma conexão interna, como veremos mais adiante. A figura 9 mostra os cabos de vídeo que acompanham o kit da Creative Labs. Um cabo é usado para a conexão com a placa SVGA. Ao invés de enviar os seus sinais de vídeo diretamente para o monitor, a placa SVGA passará a enviar os sinais para a placa DXR3, onde os sinais serão adicionados das imagens captadas de DVDs e finalmente enviadas ao monitor. Figura 38.9 Cabos de vídeo que acompanham o kit da Creative Labs. Um outro pequeno cabo é usado para conversão entre conectores S-Video e RCA. Se o aparelho de TV tiver uma entrada S-Video, pode ser ligado diretamente na placa DXR3. Se a entrada do aparelho de TV usar um conector RCA, fazemos a adaptação com o conversor mostrado na figura 9. Figura 38.10 Conexões da placa DXR3. Capítulo 38 - DVD 38-9 A figura 10 mostra com mais detalhes as conexões de uma decodificadora DXR3. Além dos já citados conectores externos, temos também três conexões internas. A saída de áudio analógico é usada para enviar sons para a placa de som. Esta conexão vai até a entrada CD-IN da placa de som, ou seja, os sons dos DVDs entram na placa de som pela mesma entrada por onde entram os sons provenientes de CDs de áudio. Além da saída de áudio analógico, a placa DXR3 possui duas entradas de áudio analógico, indicadas como CD-IN1 e CD-IN2. Devem ser ligadas às saídas de áudio analógico existentes nas partes traseiras do drive de CDROM e do drive de DVD. Essas entradas receberão os sons que forem gerados por CDs de áudio quando forem usados nesses drivers. Portanto, a saída de áudio analógico existente na placa DXR3 envia a placa de som, a soma dos sinais de áudio exibidos pelos filmes em DVD e pelos CDs de áudio que estejam sendo reproduzidos. Figura 38.11 Conexões de áudio. A figura 11 mostra em detalhes as conexões de áudio aqui envolvidas. A saída de áudio da placa DXR3 deve ser ligada na entrada de CD-IN da placa de som. As duas entradas CD-IN1 e CD-IN2 da placa DXR3 são ligadas nas saídas de áudio do drive de DVD e do drive de CD-ROM. Instalando um kit DVD-ROM Veremos agora a instalação de um kit DVD. Usaremos modelo PC-DVD Encore 6x. Este kit é composto de um drive de DVD-ROM 6x e da placa decodificadora DXR3. Instalando primeiro o drive Antes de instalar a placa, é recomendável instalar o drive de DVD-ROM isoladamente, apesar do fabricante recomendar instalar tudo de uma só vez. 38-10 Hardware Total Não faremos como diz o fabricante, porque dividir um problema em partes sempre resulta em uma solução mais simples. Se o computador não utilizar um drive de CD-ROM, podemos instalar o drive DVD na interface IDE secundária, configurado como Master. Se quisermos manter o drive de CD-ROM, podemos instalar ambos os drives na interface IDE secundária. O fabricante recomenda instalar o drive de DVD como Master e o drive de CD-ROM como Slave, apesar da configuração inversa também funcionar. Ambos os drives devem ser declarados no CMOS Setup como CD-ROM ou como Auto (Secondary Master e Secondary Slave). Figura 38.12 Conexões na parte traseira de um drive de DVD-ROM IDE. A figura 12 mostra as conexões na parte traseira do drive de DVD-ROM. Observe como são similares às de um drive de CD-ROM IDE. Devemos então posicionar o jumper Master/Slave para a posição Master. No drive de CD-ROM, posicionamos em Slave. O Windows irá reconhecer automaticamente o drive de DVD-ROM como se fosse um drive de CD-ROM comum. No nosso exemplo, instalamos o drive de DVD-ROM como Master, juntamente com um drive de CD-ROM (slave) na mesma interface. Ambos serão reconhecidos e aparecerão na janela Meu Computador (figura 13). Capítulo 38 - DVD 38-11 Figura 38.13 Ambos os drives constam na janela Meu Computador. Ambos os drives também constarão na seção CD-ROM do Gerenciador de dispositivos (figura 14). No nosso exemplo, vemos os drives: CD-ROM: DVD: Creative CD4820E CS990211 Creative DVD-ROM DVD6240E Figura 38.14 Os drives de CD-ROM e DVD-ROM constam no Gerenciador de Dispositivos. Podemos agora testar o funcionamento de ambos os drives. Se colocarmos um CD-ROM no drive de DVD-ROM, será normalmente acessado. Se colocarmos um DVD-ROM (os kits são em geral acompanhados de alguns títulos em DVD-ROM), também poderemos fazer o acesso. Podemos agora desligar o computador e passar à instalação da placa decodificadora. Instalando a placa DXR3 As ligações de som devem ser feitas como mostramos na figura 11. Um cabo ligará a saída de áudio analógico da placa decodificadora até a entrada CDIN da placa de som. As entradas CD-IN1 e CD-IN2 da placa decodificadora 38-12 Hardware Total devem ser ligadas nas saídas de áudio analógico dos drives de CD-ROM e DVD. Note que os DVDs podem armazenar sons com até 8 canais de áudio, mas a entrada CD-IN da placa de som é estéreo, ou sejam capta apenas dois canais. Você pode entretanto ligar a saída de áudio digital existente na parte traseira da placa a um sistema de som que possua entrada digital, ou então em uma placa de som com entrada digital, como a Sound Blaster Live. Figura 38.15 Ligações externas da placa DXR3. A figura 15 mostra as ligações externas da placa DXR3, que são bastante simples. Em uma configuração básica será preciso conectar apenas o monitor SVGA e usar o cabo que liga a placa DXR3 à placa SVGA. Se quiser visualizar filmes em uma TV, use o conector próprio na parte traseira da placa DXR3. Pode também ligar um amplificador digital, mas se esta ligação não for feita, poderá ser usada a própria placa de som já existente no computador. Quando o computador for ligado, o Windows reconhecerá a placa DXR3 como um PC Multimedia Device. Apresentará então um quadro pedindo a instalação dos drivers. Logo após, escolhemos a opção de selecionar o drive a partir de uma lista de tipos de hardware. Será apresentada uma lista onde escolhemos Controladores de som, vídeo e jogo. No quadro seguinte é apresentada uma lista de marcas e modelos. Ignoramos as marcas e modelos e usamos o botão Com Disco. Devemos então fornecer o CD-ROM ou disquete que acompanha o kit. No nosso caso, o kit foi fornecido com um disquete no qual estão os drivers para a placa DXR3. O disquete será lido e nele será reconhecido o driver para o Creative PCDVD Encore Dxr3 (figura 16). Clicamos em OK e a instalação será feita. Capítulo 38 - DVD 38-13 Figura 38.16 Reconhecido o drive para a placa DXR3. A instalação prosseguirá e ao seu final devemos reinicializar o computador. Feito isto, poderemos constar a presença da placa DXR3 no Gerenciador de Dispositivos, na seção Controladores de som, vídeo e jogo (figura 17). Figura 38.17 A placa DXR3 está corretamente instalada. Instalando e usando o software do kit DVD Terminada a instalação do kit, podemos fazer a instalação do software que o acompanha. Este software consiste em um Player que permite a exibição de filmes em DVD. O software pode ser acessado no grupo PC-DVD Encore Dxr3 (figura 18), onde temos o programa e dois arquivos de documentação. 38-14 Hardware Total Figura 38.18 O grupo do DVD Player. Ao executarmos o DVD Player, teremos uma janela para visualização de vídeos (figura 19). Esta janela pode ser maximizada para ocupar a tela inteira. Figura 38.19 Janela para exibição de filmes em DVD. Este programa exibe também a janela de um controle remoto com diversas funções (figura 20). Com este controle podemos, por exemplo, selecionar o dispositivo que será usado na reprodução de filmes: monitor, TV comum ou TV de tela larga. Capítulo 38 - DVD 38-15 *** 35% *** Figura 38.20 O controle remoto. O botão Configuration permite fazer ajustes no som, na imagem e ainda escolher opções relativas aos idiomas. Filmes em DVD podem ter traduções e legendas em várias línguas. Com este comando fazemos a escolha desejada (figura 21). Figura 38.21 Selecionando a linguagem de áudio e das legendas. A guia Video (figura 22) do quadro de configurações permite fazer ajustes na imagem, além de escolher o sistema de vídeo utilizado, caso esteja sendo usada uma TV ligada ao computador (PAL/NTSC). 38-16 Hardware Total Figura 38.22 Ajustes de vídeo. Com o botão Advanced do quadro da figura 22, podemos posicionar a imagem do DVD dentro da janela do DVD Player, fazendo com que fique corretamente alinhada. Podemos ainda usar o comando Stability para que a imagem não fique trêmula. Esses ajustes são necessários para compatibilização com o sinal de vídeo proveniente da placa SVGA (figura 23). Figura 38.23 Ajustes de vídeo. Junto com o kit você encontrará alguns DVDs com jogos e aplicativos. Seu kit já está pronto para uso. Pode utilizar programas em DVD-ROM, e Capítulo 38 - DVD 38-17 também ir à locadora de vídeo pegar seu filme predileto para assistir na tela do computador, ou em uma TV nele conectado. Quebrando a proteção das 6 regiões Se você comprar no exterior um DVD Player para ligar no seu aparelho de TV, não poderá assistir a filmes em DVD, a menos que se trate de um aparelho para a região 4. Ainda assim, mesmo se tiver comprado um aparelho para outra região, poderá fazer a troca de região, um serviço disponível em várias oficinas de assistência técnica. É o velho “jeitinho brasileiro”, uma versão dos anos 90 para a transcodificação do sistema NTSC para o PAL-M que era feita nos aparelhos de videocassete. Alguns drives de DVD-ROM também podem ser “transcodificados” para qualquer região, através de vários processos. Os kits da Creative Labs vendidos no Brasil podem ser configurados para a região 4 durante a instalação. Nesta ocasião o programa pergunta qual é a região a ser usada, e programa o drive de DVD-ROM de forma apropriada. Note que esta troca de região só pode ser feita um número limitado de vezes. Podemos também encontrar programas que fazem a alteração de região, como o Remote Selector, encontrado em http://www.visualdomain.net. Depois de instalar o software que acompanha o drive de DVD-ROM, instalamos o Remote Selector. Ao ser executado, este programa identificará o modelo da placa decodificadora e o Player a ser usado (figura 24). Figura 38.24 Selecionando a placa decodificadora MPEG-2 e o Player. Selecionamos então a guia Region (figura 25). Podemos assim definir a região a ser usada pela placa decodificadora e desligamos a checagem de 38-18 Hardware Total região a ser feita pelo Player. Podemos agora clicar em Start Player. Será executado o programa para reprodução de DVDs, e desta vez aceitará discos da região programada pelo usuário, ignorando a sua configuração original de região. Figura 38.25 Programando uma nova região. DVD-RAM Para aqueles interessados em quantidades elevadas de dados, o DVD-RAM é uma boa solução. Um disco DVD-RAM da atual geração armazena 2,6 GB em cada face, totalizando 5,2 GB. Os drives de DVD-RAM também podem ler discos DVD-ROM e DVDs, mas em geral são mais lentos. Enquanto o PC DVD 6x opera com 8100 kB/s, o PC DVD-RAM, também produzido pela Creative Labs, faz leituras em DVD-ROM na velocidade 2x (2770 kb/s), e leituras e gravações em mídia DVD-RAM em 1x (1380 kb/s). O PC DVD-RAM da Creative Labs é um dispositivo SCSI, necessitando portanto ser ligado a uma interface SCSI apropriada. Ao ser comprado em kit, o PC DVD-RAM da Creative Labs é acompanhado de uma placa SCSI Adatptec, própria para esta conexão. É uma placa simples, de baixo custo, não sendo capaz de controlar discos rígidos e dispositivos que executam boot. Se preferir, pode utilizar uma placa SCSI mais sofisticada e com mais recursos, o que é uma opção indicada se for necessário utilizar outros dispositivos SCSI no mesmo computador. Instalação de um drive de DVD-RAM Para completar este capítulo dedicado a drives e kits DVD, vejamos agora o exemplo de instalação de um drive DVD-RAM. O modelo usado como Capítulo 38 - DVD 38-19 exemplo é fabricado pela QPS, e foi cedido por www.gravador.com.br. Trata-se de um modelo SCSI externo, e é fornecido juntamente com uma placa controladora SCSI. Pode entretanto ser ligado a outra controladora SCSI que já esteja eventualmente instalada no computador. Figura 38.26 O drive de DVD-RAM da QPS. A figura 27 mostra a parte traseira do drive, onde encontramos a chave para selecionar o SCSI ID, a habilitação dos terminadores, conectores SCSI, saídas de áudio e entrada para alimentação DC. A alimentação é fornecida por um adaptador que é fornecido juntamente com este drive. Figura 38.27 Parte traseira do drive de DVD-RAM. Devemos inicialmente instalar a sua placa de interface SCSI. Assim que o Windows é iniciado, a placa controladora SCSI é detectada. Trata-se de um modelo PCI de alta qualidade e baixo custo, produzido pela Adaptec, ideal para a instalação de dispositivos que não precisam executar boot. O Windows já possui drivers nativos para esta controladora SCSI. Terminada a instalação do driver da placa, poderemos constatar a sua presença no Gerenciador de Dispositivos. Checamos se a placa está instalada corretamente (os drivers estão presentes e não existem conflitos de hardware). 38-20 Hardware Total A próxima etapa é desligar o computador para conectar o drive. Devemos selecionar na sua parte traseira, o SCSI ID a ser utilizado, de forma que não existam conflitos com outros dispositivos SCSI eventualmente instalados na mesma controladora (figura 28). Figura 38.28 Selecionando o SCSI ID através de chave rotativa. Também será preciso habilitar corretamente os terminadores SCSI, através de chaves na parte traseira do drive. Devemos agora conectar o cabo SCSI na parte traseira do drive e no conector externo da placa controladora SCSI. O cabo necessário a esta conexão é fornecido juntamente com o drive. Podemos agora ligar o drive no seu adaptador DC, atuar sobre a sua chave ON/OFF e ligar o computador. O drive será automaticamente reconhecido pelo Windows como sendo um drive de CD-ROM (figura 29). Observe que existem dois drives de CD-ROM indicados na janela Meu Computador. Um deles é o drive de CD-ROM IDE que já existia no computador (E). O outro é o drive de DVD-RAM (F). Figura 38.29 O drive de DVD-RAM aparece como um drive de CD-ROM. Capítulo 38 - DVD 38-21 O drive de DVD-RAM também constará no Gerenciador de Dispositivos na sessão CD-ROM (figura 30). No nosso exemplo, o drive é reportado como um HITACHI GF-1050. Figura 38.30 O drive de DVD-RAM no Gerenciador de Dispositivos. O drive já poderá ser usado para acessar CD-Audio, CD-ROM e DVDROM. Já será possível, por exemplo, executar programas armazenados em DVD-ROM, já que este tipo de disco pode ser lido em drives de DVDRAM. A gravação de DVD-RAM poderá ser feita após a instalação de um software apropriado, que faz o drive ser visto como um disco removível (que suporta leituras e gravações). O drive do nosso exemplo é acompanhado do software WriteDVD. Após a sua instalação, o drive passará a ser representado por dois drives na janela Meu Computador (figura 31). O drive E é acessado como um disco removível, usado para acessar discos DVD-RAM. O drive G é usado para acessar discos DVD-ROM. Logicamente são dois drives, mas fisicamente trata-se de um único dispositivo. O drive F mostrado na figura é o drive de CD-ROM IDE que já existia no computador. 38-22 Hardware Total Figura 38.31 O disco removível é usado para acessar discos DVD-RAM. A figura 32 mostra uma mídia de DVD-RAM. Este é um modelo de face dupla, com 2,6 GB em cada face, totalizando 5,2 GB. O drive do nosso exemplo é de face simples, portanto é possível acessar apenas uma face de cada vez. Para acessar o outro lado é preciso abrir drive e inverter a posição do disco. O disco tem o formato parecido com o de um disquete, mas possui o tamanho de um CD. Figura 38.32 Mídia de DVD-RAM. Antes de gravar dados em um DVD-RAM, é preciso formatá-lo. Para isto basta clicar o seu ícone com o botão direito do mouse e no menu apresentado escolher a opção Formatar. Se tentarmos utilizar um DVD-RAM que não esteja formatado, será apresentada uma mensagem perguntando ao usuário se deseja fazer a formatação. Na figura 33 vemos o comando padrão de formatação do Windows. O mesmo processo é utilizado para disquetes, discos removíveis e discos rígidos. Note que no caso do DVD-RAM é preciso utilizar a chamada Formatação completa. Capítulo 38 - DVD 38-23 Figura 38.33 Para formatar um DVD-RAM. Depois de alguns poucos minutos estará terminada a formatação (figura 34). Note que esta formatação é muito rápida, e apesar de chamada “completa”, não lê a superfície do disco à procura de setores defeituosos. É altamente recomendável utilizar o programa Scandisk para efetuar um exame de superfície, antes de confiar a segurança dos dados ao disco recém formatado. Figura 38.34 Terminada a formatação. ///////////////// FIM //////////////////// Capítulo 39 Material de manutenção e manuseio de equipamentos Mostraremos neste capítulo, materiais e equipamentos usados em manutenção. Alguns desses materiais são bastante baratos e de uso pessoal, como os kits de ferramentas. Outros equipamentos são mais caros, e são usados por técnicos e laboratórios. Finalmente, falaremos sobre os cuidados que devem ser tomados para não estragar o computador tentando consertálo. Materiais de baixo custo Quanto maior é a complexidade de um defeito, maior deve ser o grau de especialização do técnico e maior a sofisticação dos instrumentos utilizados. Técnicos que realizam manutenção de campo, ou seja, dirigem-se até o cliente para resolver o problema, utilizam geralmente uma pequena maleta com material de "primeiros socorros" para o PC. A maioria dos defeitos são problemas simples que podem ser resolvidos apenas com essa reduzida quantidade de ferramentas e instrumentos. A maior parte desse material pode ser adquirida em casas de material eletrônico, as mesmas que vendem peças para rádio e TV. Alguns itens são encontrados também em lojas de suprimentos para informática. 39-2 Hardware Total Chaves de fenda A primeira ferramenta necessária é a chave de fenda, utilizada para colocar e retirar parafusos. A figura 1 mostra alguns tipos de chaves de fenda, e ainda as chaves Philips, para serem usadas em parafusos com cabeça em forma de cruz. Figura 40.1 Chaves de fenda e chaves Philips. O tamanho das chaves também é importante. Usar uma chave de fenda muito pequena em relação ao parafuso pode danificar ambos. Uma regra bem simples é usar uma chave com tamanho igual ao da cabeça do parafuso, ou o mais próximo possível. O mesmo se aplica para chaves Philips. Alicates Outra ferramenta útil para a manutenção de um PC é o alicate. Os dois tipos mais comuns são o alicate de bico e alicate de corte, ambos mostrados na figura 2. Figura 40.2 Alicates de bico e de corte. O alicate de corte serve para cortar ou desencapar fios. O alicate de ponta tem muitas outras aplicações. Serve para firmar um fio que será cortado pelo outro alicate, colocar parafusos em locais mais difíceis, colocar e retirar parafusos hexagonais, colocar e retirar jumpers, etc. Capítulo 39 – Material de manutenção e manuseio de equipamentos 39-3 Fita isolante Quando um fio é desencapado deve ser colocada uma fita de material isolante para que a parte metálica do fio não encoste em outras partes metálicas do computador, o que causaria um curto-circuito. Como as tensões existentes em um PC são baixas, muitas vezes os curto-circuitos causam danos que não podem ser observados visualmente. É necessário utilizar equipamentos de teste e perder muitas horas de trabalho tentando localizar um defeito causado por um curto-circuito. Para limpeza de poeira A poeira que incide diariamente sobre um computador causa maus contatos que impedem o seu funcionamento correto. Quando isso ocorre, temos que fazer uma limpeza de toda a poeira do interior do computador. Uma flanela de limpeza do tipo perfex (tem que ser nova) é muito útil para retirar a poeira das superfícies planas do interior do computador. O perfex não pode ser usado para limpar placas, mecanismos de drives e locais não planos. Devemos então "espanar" a poeira. Podemos usar para isto, um miniaspirador de pó, mas outro método que também funciona e é bem mais barato é usar um pequeno pincel ou trincha, encontrado em qualquer loja de material de pintura. Figura 40.3 Perfex e pincel. A vantagem do mini-aspirador é uma limpeza mais rápida, importante para um técnico que limpa diversos computadores por dia. Se você vai cuidar apenas do seu PC, vai fazer uma limpeza de poeira a cada seis meses, o fator tempo é bem menos importante. Existe ainda uma situação em que o mini-aspirador de pó é um instrumento quase que indispensável: na limpeza da impressoram retirando a poeira do seu interior e também o excesso de TONER que normalmente fica no interior das impressoras a Laser. 39-4 Hardware Total Para eliminar maus contatos Mesmo tomando diversos cuidados para evitar o problema do mau contato, este problema pode ocorrer, mesmo que seja com menos freqüência. Os principais acessórios usados para eliminar maus contatos são:     borracha lixa de unha fina spray limpador de contatos álcool isopropílico A borracha, preferencialmente daquelas usadas para apagar caneta, é útil para limpar conectores do tipo EDGE (borda), comum em placas de expansão. O lápis-borracha também pode ser usado. A lixa de unhas, que deve ser bem fina, pode ser usada para raspar "pernas" de chips, com moderação. O spray limpador de contatos pode ser usado em qualquer tipo de conector, soquete ou chip. Um spray muito utilizado é o gás freon. Infelizmente o freon é anti-ecológico, pois agride a camada de ozônio. Existem outros tipos de spray que não têm esse problema. Nas lojas de material eletrônico são encontrados diversos tipos de sprays limpadores de contatos. Basta olhar no rótulo para localizar um que seja inofensivo à camada de ozônio. Importante: Não devem ser utilizados em computadores, sprays limpadores de ferrugem, como WD40 e similares. O spray limpador de contatos tem uma embalagem parecida com a de um inseticida. Possui um pequeno tubo que se encaixa no furo por onde o spray é expelido. Assim o spray passa a sair pela extremidade do tubo, facilitando a limpeza de locais mais difíceis. Capítulo 39 – Material de manutenção e manuseio de equipamentos 39-5 *** 35% *** Figura 40.4 Spray limpador de contatos eletrônicos. Kit de limpeza para drives de disquetes O álcool isopropílico (ou isopropanol) é usado na limpeza de cabeças magnéticas de drives de disquetes e também pode ser opcionalmente usado para limpar contatos eletrônicos. Pode ser adquirido em lojas de material químico, e até em algumas farmácias. Os kits de limpeza para drives são compostos de um frasco com isopropanol e um disquete de limpeza. Não pode ser usado o álcool comum, pois contém água. A água deve ser evitada a todo custo, pois causa a oxidação dos contatos metálicos. Os kits de limpeza para drives de disquetes podem ser encontrados em lojas de material para informática, e até em algumas papelarias. O perigo é que o usuário desavisado pode utilizar o kit de forma indevida e causar danos sérios ao seu drive. Figura 40.5 Kit de limpeza para drives de disquetes. 39-6 Hardware Total Kit de limpeza para drives de CD-ROM O sistema ótico de um drive de CD-ROM ou de um gravador de CDs pode eventualmente ficar sujo, devido principalmente à poeira. Podemos fazer a limpeza utilizando um kit de limpeza para CD players e drives de CD-ROM. Podem ser comprados em lojas de CDs musicais, e consistem em um CD contendo em uma das trilhas, um pequeno trecho similar a uma micro escova. Existem também os kits para limpeza dos CDs. São estojos onde o CD sujo é colocado. Aplicamos uma solução e giramos uma pequena manivela, fazendo com que escovas façam movimentos circulares, limpando a superfície do CD. Testadores Neon O testador neon serve para a identificação dos terminais da tomada da rede elétrica (fase e neutro). Pode ser encontrado em lojas de material elétrico, eletrônico ou até mesmo em casas de material de construção. O tipo mais comum consiste em uma chave de fenda, no interior da qual existe uma pequena lâmpada neon. Esta lâmpada possui uma resistência elétrica altíssima, centenas de vezes maior que a resistência do corpo humano. Para utilizar o testador, segura-se em um de seus terminais e conecta-se o outro no ponto da tomada a ser testado. Se a lâmpada acender, significa que o ponto em teste é o fase (ou aquele que "dá choque"), caso contrário trata-se do neutro. Figura 40.6 Testadores neon. Lupa Pode ser muito útil na manutenção uma pequena lupa ou lente de aumento. Com ela podem ser lidos mais facilmente os números impressos nos chips, podem ser procurados curto-circuitos ou trilhas partidas em placas de circuito impresso, pode-se manipular mais facilmente pequenos parafusos ou jumpers de placas. Acessórios altamente recomendáveis Capítulo 39 – Material de manutenção e manuseio de equipamentos 39-7 Algumas ferramentas e acessórios não são considerados como necessários a um usuário comum que pretende fazer a manutenção no seu próprio computador. São necessários apenas para aqueles que pretendem realizar manutenção em diversos computadores, pois permitem uma manutenção mais rápida, mais especializada e mais abrangente. Mini aspirador de pó Trata-se de um pequeno aspirador que facilita a limpeza da poeira existente no computador e nos seus periféricos (figura 7). Com sua utilização a limpeza fica mais rápida. Pode ser encontrado em algumas lojas de suprimentos para informática. Figura 40.7 Mini aspirador de pó. Chaves Allen Outro acessório desejável são as chaves Allen. Nos drives de disquetes, discos rígidos e impressoras existem parafusos diferentes dos normais e dos do tipo Philips. Possuem em sua cabeça uma fenda em forma de um hexágono. Para serem manipulados necessitam de uma chave Allen, que tem sua ponta em forma de hexágono (figura 8). O tamanho da chave deve ser exatamente igual ao tamanho da fenda no parafuso. Nesse caso é necessário possuir um jogo de chaves com diversos tamanhos. Pode ser adquirido em lojas especializadas em ferramentas. Figura 40.8 Chaves Allen. 39-8 Hardware Total Multímetro O multímetro é um aparelho que serve para medir grandezas elétricas como corrente, tensão e resistência. Os multímetros analógicos possuem um ponteiro para indicar o valor medido, enquanto que os multímetros digitais possuem um display de cristal líquido. Possuem ainda uma chave para selecionar qual é a grandeza a ser medida, bem como a sensibilidade desejada, duas pontas de prova para fazer contato elétrico com o ponto do circuito a ser analisado. Figura 40.9 Multímetro digital. O multímetro é muito útil na manutenção. Pode ser usado para:        testar as tensões da fonte de alimentação testar mau contato em cabos identificar os terminais da rede elétrica testar LEDS testar trilhas de circuito impresso partidas em uma placa medir a corrente consumida por uma placa medir a corrente consumida por um drive, disco rígido ou drive de CD-ROM Aquecedor e spray congelante Existem certos componentes que apresentam problemas alguns minutos após o computador estar ligado. São componentes que indevidamente tornam-se sensíveis à temperatura. Tal efeito pode acontecer chips, entretanto é mais comum ocorrer com componentes analógicos, como resistores, capacitores e transistores. Neste caso, um pequeno secador de cabelos é muito útil para auxiliar na simulação de aquecimento. Com o seu uso podemos localizar Capítulo 39 – Material de manutenção e manuseio de equipamentos 39-9 com maior facilidade um componente com problemas relacionados com a sensibilidade à temperatura. Em conjunto com o aquecedor deve ser usado o spray congelante, que pode ser adquirido em lojas de material eletrônico. Se um componente foi aquecido e surgiu o erro, resfriamos o mesmo componente com esse spray. O erro deverá desaparecer. Desta forma fica menos difícil encontrar o componente com problema. Existem também os erros que ocorrem apenas com o computador frio, melhorando após alguns minutos. Nesse caso o spray congelante é muito útil pois permite o rápido resfriamento, economizando muito tempo para o técnico, e provando assim qual é o componente problemático. Observe que este trabalho experimental de aquecimento e resfriamento precisa ser feito com calma, no laboratório. Não é o tipo de manutenção que se faça na instalação do cliente, pois é muito demorada. *** 35% *** Figura 40.10 Spray congelante. Ferro de solda e dessoldador Uma das atividades muito comuns em manutenção é a soldagem. A solda é utilizada para realizar contatos elétricos perfeitos. Particularmente em um PC, a soldagem tem as seguintes aplicações:      refazer contatos em trilhas partidas em uma placa de circuito impresso ligar fios partidos ligar um cabo ao seu conector substituição da bateria da placa de CPU substituição de resistores, capacitores e transistores 39-10    Hardware Total substituição de LEDS danificados substituição de chips defeituosos reparo de cabos Para manutenção de microcomputadores é indicada a utilização de um ferro de soldar pequeno, com potência de 24 ou 30 watts. Pode ser adquirido facilmente em casas de material eletrônico. A solda deve ser da mais fina (0,8 mm), e ainda ser do tipo mais “mole”, ou seja, que derrete com maior facilidade. Também pode ser adquirida em lojas de material eletrônico. Figura 40.11 Solda, ferro de soldar e sugador de solda. Muito útil também é o sugador de solda, ferramenta que ajuda muito na remoção de componentes soldados. Com o ferro de soldar aquecemos a solda que liga o componente defeituoso à placa de circuito impresso. Quando a solda derrete, aplicamos o sugador para remover a solda enquanto ainda está derretida. Desta forma a solda é removida e o componente defeituoso pode ser retirado com facilidade. Extrator de chips O extrator de chips é uma pinça especial que permite a fácil remoção de chips de encapsulamento DIP dos seus soquetes (figura 12). Esses chips podem também ser retirados com o auxílio de uma chave de fenda, mas com o extrator é menor o risco do usuário tocar com as mãos os pinos do chip, o que poderia danificá-los com eletricidade estática. O extrator de chips pode ser adquirido em lojas de material eletrônico, mas muitas vezes é encontrado nos kits de ferramentas para manutenção de PCs. Capítulo 39 – Material de manutenção e manuseio de equipamentos 39-11 Figura 40.12 Extrator de chips. Pulseira anti-estática Devemos descarregar a eletricidade estática acumulada nas mãos antes de manusear placas e chips. Essa descarga pode ser feita pelo simples toque em um fio terra ou neutro. Mesmo com essa precaução, após alguns minutos novas cargas podem ser acumuladas pelo corpo, principalmente em ambientes secos. Por exemplo, se o técnico sentar em uma cadeira com cargas elétricas, estas passarão para o seu corpo. Nesse caso o técnico deve periodicamente tocar o fio terra. Uma opção melhor é utilizar uma pulseira anti-estática (figura 13). Com ela o corpo nunca acumulará cargas estáticas. Encontramos pulseiras anti-estáticas em lojas de material eletrônico. Consulte também a New Horizon (www.newhorizon.com.br), empresa especializada em produtos para proteção anti-estática. Figura 40.13 Pulseira anti-estática. Equipamentos para especialistas Equipamentos de teste usados em manutenção podem custar caro para usuários que estão interessados apenas em fazer manutenção nos seus próprios PCs. Por exemplo, com o dinheiro gasto em um testador de fontes, é possível comprar 5 fontes de alimentação. Não valerá a pena portanto comprar um testador para checar se a fonte está em boas condições, com a intenção de evitar uma compra desnecessária de uma nova fonte. Por outro lado, ter um testador de fontes valerá muito a pena para técnicos, e também para usuários especializados que fazem reparos e resolvem problemas em 39-12 Hardware Total PCs de colegas, ou mesmo para um profissional que seja responsável por um conjunto de PCs em uma empresa. Vamos apresentar a partir de agora, diversos equipamentos de teste que serão úteis para técnicos e usuários especialistas. Muitos desses equipamentos podem ser comprados no Brasil, outros podem ser encomendados do exterior, por via postal. Testador de fonte de alimentação A fonte de alimentação pode ter suas tensões checadas com um multímetro digital. Para permitir o correto funcionamento do PC, as tensões devem estar dentro de certos limites de tolerância. Fontes de alimentação para PC devem apresentar tensões de acordo com a tabela abaixo. Essas tolerâncias conferem com o mais novo padrão para fontes de alimentação ATX, e aplicam-se igualmente a fontes padrão AT: Tensão +5 V -5V +12 V - 12 V + 3,3 V Tolerância - 4%, +5% - 5%, +5% - 4%, +5% - 5%, +5% - 3%, +3% Faixa permitida 4,80 V a 5,25 V -4,75 V a –5,25 V 11,48 V a 12,60 V -11,40 V a –12,60 V 3,2 V a 3,4 V Qualquer placa, drive ou circuito funciona quando as voltagens recebidas por ele estão dentro da faixa de valores permitidos. Pelo menos isso é o que os seus projetistas devem, ou deveriam garantir. Um disco rígido, por exemplo, precisa funcionar corretamente, mesmo que a fonte de 5 volts esteja fornecendo a ele, apenas 4,8 volts. Na prática, valores no limite da faixa de tolerância podem causar problemas, pois pequenas quedas de voltagem, mesmo causadas por quedas na rede elétrica, têm maior chance de causar problemas de mau funcionamento do PC. O maior problema das fontes de alimentação é que quando a corrente fornecida é muito elevada, ocorre uma queda de tensão ao longo das trilhas de circuito que a conduzem. Por exemplo, a fonte de 5 volts pode estar com o valor de 4,9 volts no ponto onde a fonte de alimentação é conectado na placa de CPU, mas poderá apresentar o valor 4,8 no slot localizado mais à esquerda. Da mesma forma, a tensão de 3.3 volts pode apresentar o valor de 3,2 volts no conector da fonte na placa de CPU, mas de apenas 3,1 volts ao chegar até o processador. Você pode medir as voltagens que chegam à placa de CPU utilizando um multímetro digital. Note entretanto que para fazer uma medida correta, não Capítulo 39 – Material de manutenção e manuseio de equipamentos 39-13 devemos ligar os terminais do multímetro diretamente no conector da fonte, e sim, na parte superior deste conector, quando ele estiver encaixado na placa de CPU. A figura 14 mostra a forma correta de fazer a medida. Figura 40.14 Medindo as tensões da fonte com um multímetro digital. Existem ainda um outro problema nas fontes, o chamado ripple, ou ruído. Não se trata de ruído sonoro, e sim de uma variação elétrica nos valores das tensões. Por exemplo, uma fonte de +5 volts pode estar fornecendo, digamos a voltagem média de 4,8 volts, acrescida de um ruído de 0,1 volt, o que faz o seu valor variar rapidamente e constantemente entre 4,7 volts e 4,9 volts. Os circuitos digitais conseguem funcionar adequadamente, desde que a voltagem média esteja dentro dos limites de tolerância já mostrados nas tabelas anteriores, e que o ruído também esteja dentro de valores aceitáveis. É claro que quanto menor for o valor do ruído, mais confiável será o funcionamento do computador. Infelizmente o ruído sempre estará presente, até nas fontes de melhor qualidade. A tabela abaixo mostra os níveis de ruído que uma fonte de alimentação pode ter, mantendo um funcionamento garantidamente seguro: Tensão +5 V -5V +12 V - 12 V + 3,3 V Ripple permitido 200 mV 100 mV 300 mV 300 mV 200 mV Os fabricantes tomam muito cuidado para garantir que suas fontes tenham suas voltagens médias dentro das tolerâncias permitidas, e níveis de ripple menores que o permitido. Portanto, se você constatar que uma fonte está fora das especificações mínimas que apresentamos aqui, faça a sua substituição, pois esta pode ser a causa dos defeitos que o PC apresenta. 39-14 Hardware Total É possível fazer uma medida do ripple usando um multímetro digital, porém esta medida não é precisa. Um multímetro pode medir tensão contínua ou alternada (DC e AC). Devemos colocar o multímetro na escala de tensão alternada para fazer a medida, diretamente sobre o conector da fonte de alimentação, conectado na placa de CPU, como mostra a figura 14. O problema é que os multímetros estão preparados para medir tensões alternadas preferencialmente de 60 Hz (a freqüência da rede elétrica), ou valores inferiores a 1 kHz. Os ruídos presentes nas fontes de alimentação possuem freqüências ainda maiores que essas. Desta forma, um multímetro pode estar indicando uma tensão alternada de 100 mV (milésimos de volt), e na verdade o valor do ruído ser bem maior. Saiba portanto que o verdadeiro ruído emitido por uma fonte pode ser duas, três, ou até cinco vezes maior que o valor verificado com o multímetro. Uma forma de medir com mais precisão, tanto as tensões da fonte de alimentação como os seus níveis de ruído elétrico é utilizando um osciloscópio, aparelho que custa muito caro, mesmo para laboratórios de porte médio. Podemos entretanto encontrar no mercado, placas de teste de baixo custo, capazes de testar a fonte de alimentação. Uma dessas placas é a Power Sentry, fabricada pela Trinitech e comercializada pela Spider (www.spider.com.br). Esta placa tem um preço que cabe até mesmo no bolso de usuários domésticos, e é capaz de fazer medidas nas voltagens de fontes AT e ATX, e ainda medir o ripple. Figura 40.15 Placa Power Sentry, da Trinitech Placas de diagnóstico Existem placas de diagnóstico capazes de ajudar bastante na detecção de defeitos e conflitos de hardware, até mesmo nos casos em que o PC não Capítulo 39 – Material de manutenção e manuseio de equipamentos 39-15 consegue realizar o boot. Todos os PCs realizam ao serem ligados, um teste de hardware chamado POST (Power On Self Test). À medida em que esses testes são realizados, o BIOS coloca no endereço de E/S 0080h, um byte que serve para identificar qual é o teste que está prestes a realizar. Por exemplo, é colocado o valor 01 antes de testar os registradores internos do processador, uma das primeiras etapas do POST. Se o processador estiver defeituoso ou configurado de forma errada, o POST travará neste momento, ficando mantido o valor 01 na porta 0080. Uma placa de diagnóstico possui uma porta de E/S ocupando o endereço 0080, ligada a um display digital. Se o POST trava no teste dos registradores da CPU, o display ficará fixo com o valor 01. Consultamos uma tabela com os códigos do POST, e a partir deste número, ficamos sabendo qual é o teste onde ocorreu o travamento. Isto é uma boa pista para encontrar o problema. Uma das placas capazes de exibir códigos do POST é a PC Sentry, produzida pela Trinitech (figuras 16 e 18). Figura 40.16 Placa PC Sentry, da Trinitech Encontramos nesta placa um display hexadecimal para exibição dos códigos do POST. Em operação normal, esses códigos variam à medida em que o POST é realizado. Ao término do POST, o display fica com o valor 00, e depois disso é feito o boot através do disco. Os códigos são alterados no início de cada teste, e desta forma podemos saber o teste que apresentou problemas, de acordo com o valor que fica no display depois de um eventual travamento. A tabela que se segue mostra alguns dos códigos de POST de um BIOS Award versão 4.5. Tabelas completas são bastante extensas, e os valores apresentados dependem do fabricante e da versão do BIOS. No manual de placas de POST como a PC Sentry, encontramos tabelas completas que explicam o significado de cada código, para as principais marcas e versões de BIOS. Código Teste a ser realizado 01 Teste dos registradores internos do processador 03 Inicialização do chipset 39-16 04 05 0A 0B 0D 10 12 42 51 Hardware Total Teste do REFRESH da DRAM Teste da interface de teclado Preenchimento do vetor de interrupções Teste de checksum no CMOS Inicialização do vídeo Teste DMA canal 0 Teste do Timer Inicialização do controlador de disco rígido Habilitação dos circuitos de paridade e cache O display hexadecimal do PC Sentry possui um ponto decimal à sua direita. Este ponto deve acender durante o período de RESET. Quando ligamos o PC, este ponto deve acender ou apagar por um período de cerca de 0,5 a 1 segundo. Se isto não ocorrer, fica constatada uma falha no circuito de RESET. Este ponto também deve acender durante o pressionamento do botão RESET. O PC Sentry possui 4 LEDs indicadores de voltagem: +5, -5, +12 e –12. Esses LEDs não fazem medidas nos valores de tensão, nem verificam se as tensões estão com os valores corretos. Apenas acendem caso essas tensões estejam presentes, sem fazer nenhuma checagem, ou seja, ficam acesos quando existe uma tensão qualquer, ou apagados quando não existe tensão alguma. Outro teste interessante que o PC Sentry realiza é a captura de IRQ e DMA. Temos dois grupos de jumpers, cada um com um LED associado. Nesses dois grupos de jumpers, encontramos posições para IRQ3, IRQ4, IRQ5, IRQ6, IRQ7, IRQ9, IRQ10, IRQ11, IRQ12, IRQ14 e IRQ15. Para testar se uma certa IRQ está sendo ativada, colocamos o jumper na posição correspondente e ativamos a placa ou dispositivo que desconfiamos que esteja usando aquela IRQ. Se o LED acender, significa que a IRQ ocorreu, comprovando assim que aquele dispositivo realmente está usando aquela IRQ. O mesmo podemos fazer na detecção de canais de DMA. Desta forma podemos fazer um levantamento do uso dos canais de DMA e linhas de IRQ, identificando como esses recursos estão sendo usados. Este método nos permite identificar conflitos de hardware com relativa facilidade. Melhor ainda que a placa PC Sentry é a placa Omni Analyzer, também fornecida pela Trinitech. Podemos ver esta placa na figura 17. Capítulo 39 – Material de manutenção e manuseio de equipamentos 39-17 Figura 40.17 Placa Omni Analyzer, da Trinitech Esta placa possui um display hexadecimal de 2 dígitos para exibição de códigos de POST, com um ponto decimal para indicação do pulso de RESET. Possui ainda um medidor de voltagem com 4 dígitos de precisão. Este medidor pode ser configurado para medir as tensões de +5, -5, +12 e – 12 volts. A escolha da tensão a ser medida é feita por uma chave rotativa de 4 posições. Dois LEDs indicam a presença dos sinais OSC e CLK, que devem estar presentes no barramento ISA. A ausência de um desses sinais indica um defeito na placa de CPU. Temos ainda diversos LEDs para a indicação de IRQs e canais de DMA. O uso desses LEDs é bem simples, já que cada linha de IRQ e cada canal de DMA possui o seu próprio LED. Para identificar o canal de DMA e a linha de IRQ usada por um determinado dispositivo, devemos inicialmente pressionar o botão que a placa possui para apagar todos os LEDs. Feito isso, fazemos um acesso ao dispositivo e verificamos quais LEDs ficam acesos. Esses LEDs ajudam muito na identificação e solução de conflitos de hardware. Sem dúvida a característica mais interessante da placa Omni Analyzer é o programa ExperTrace, que fica gravado na sua ROM. Trata-se de um programa de diagnóstico cuja vantagem principal é a execução direta a partir da ROM, sem a necessidade de realizar um boot. Osciloscópio Quando um laboratório é muito especializado, é indispensável o uso de um osciloscópio (figura 18). Trata-se de um aparelho no qual existe um visor de CRT (tubo de raios catódicos), parecido com os utilizados nas TVs, porém 39-18 Hardware Total com precisão muito maior e capacidade de exibir sinais de altíssima freqüência. Com um osciloscópio podemos visualizar na tela, por exemplo, o clock do processador, verificar a sua freqüência e período, amplitude e outras características. É possível seguir um sinal digital ao longo de um circuito, procurando por defeitos em trilhas ou em chips. É claro que nos PC modernos, muitos chips não podem ser substituídos, por não estarem disponíveis comercialmente, e também por necessitarem de equipamento de soldagem especial, muito diferente dos utilizados na soldagem de componentes comuns. O osciloscópio é ainda muito útil na manutenção de monitores, já que os seus circuitos são quase todos analógicos. Figura 40.18 Osciloscópio. Uma característica importante de um osciloscópio é a sua banda passante. Podemos encontrar osciloscópios de 20 MHz, 40 MHz, 100 MHz, 200 MHz, etc. Quanto maior é a banda, maior é o seu preço. Um modelo simples de 20 MHz é suficiente para fazer manutenção em monitores, aparelhos de som e TV. Para visualização dos sinais digitais presentes nos PCs modernos, um osciloscópio deve ter banda de no mínimo 100 MHz. Os melhores osciloscópios são os de marcas HP e Tektronix. Essas empresas já estão neste mercado há muitos anos, e oferecem modelos bastante sofisticados. A maioria deles tem preços fora do alcance dos pequenos laboratórios. A LG Electronics (antiga Goldstar) é outra empresa que tem se firmado nos últimos anos na fabricação de eletro-eletrônicos e equipamentos de informática, também produz osciloscópios de qualidade muito boa, a preços mais acessíveis. Você pode obter informações e adquirir osciloscópios LG, de qualquer parte do Brasil, a partir da: Unitrotec Comercial Eletrônica (011) 223-1899 Rua Santa Ifigênia, 312 – São Paulo, SP Manuseio de equipamentos Capítulo 39 – Material de manutenção e manuseio de equipamentos 39-19 Usuários ou técnicos inexperientes podem, ao invés de consertar, estragar mais o PC se não o manusearem corretamente. Devemos lembrar que estamos lidando com computadores, que são equipamentos extremamente delicados. Apesar de muitas placas, drives e componentes serem baratos, mesmo assim são sensíveis e necessitam dos mesmos cuidados dispensados aos equipamentos caros. O principal, e mais importante cuidado a ser tomado por quem manuseia equipamentos é o seguinte: Antes de fazer ou desfazer qualquer conexão, seja ela de chips, placas, cabos, conectores, periféricos e drives de qualquer tipo, todos os equipamentos devem estar desligados Conexão de periféricos A maioria dos chips e placas ficam danificados permanentemente caso sejam removidos ou colocados com o computador ligado. O mesmo se aplica a periféricos – exceto os dos tipos USB e Firewire, que são projetados para permitir essas operações estando ligados. Quando uma impressora, mouse, teclado, scanner, ZIP Drive ou câmera são conectados ou desconectados, devemos desligar o computador e o periférico, caso este possua alimentação própria. Se esta regra não for respeitada e mesmo assim nada for danificado, trata-se simplesmente de uma questão de sorte. Para conectar/desconectar periféricos com alimentação própria: a) Desligar o PC e o periférico b) Conectar/desconectar o PC ao periférico c) Ligar o periférico e o PC Para conectar/desconectar periféricos sem alimentação própria: a) Desligar o PC. b) Conectar/desconectar o periférico. c) Ligar o PC. Para conectar/desconectar chips, placas ou cabos internos a) Desligar o PC. b) Conectar/desconectar a placa, chip ou cabo interno. c) Ligar o PC Uma outra boa prática é desligar o computador para fazer também conexões mecânicas. Para aparafusar ou desaparafusar drives de disquetes, discos rígidos e drives de CD-ROM, fonte, conectores seriais ou qualquer outra peça presa por parafusos, o computador deve ser antes desligado. Uma peça metálica qualquer, como por exemplo, um parafuso, ao cair sobre uma placa 39-20 Hardware Total pode causar um curto-circuito caso o computador esteja ligado, causando danos irreversíveis. Igualmente importante é o correto manuseio de cabos. Ao retirar qualquer tipo de cabo, devemos puxar sempre pelo conector, e não pelo cabo. Puxando pelo cabo, as ligações elétricas entre o cabo e o conector são desfeitas, causando mau contato. Essa regra é aplicada para qualquer tipo de cabo: cabo flat de drives de disquetes cabo flat de drives de CD-ROM cabo flat de discos rígidos cabo do teclado cabos das interfaces seriais cabos da fonte de alimentação cabos da rede elétrica cabo do mouse cabo do scanner cabo do vídeo do monitor cabos das conexões do painel do gabinete cabo da impressora etc... Deve ser lembrado que todo cabo tem uma forma certa de encaixe. Uma ligação invertida pode, em certos casos, causar dano. Muitos conectores têm um formato tal que impede a ligação errada. Isto é particularmente verdadeiro naqueles que ficam na parte exterior do computador. Já as conexões internas, por exemplo, as ligações de cabos flat nas respectivas placas, muitas vezes não possuem esse tipo de proteção, já que teoricamente devem ser manuseados por quem sabe o que faz. Manuseio de chips Os chips quando encaixados em soquetes podem, se necessário, ser desencaixados para efeitos de manutenção. O desencaixe pode ser feito com o auxílio de uma pequena chave de fenda. Encaixa-se a ponta da chave por baixo do chip, levantando com cuidado. Levanta-se um pouco em uma extremidade do chip e encaixa-se a chave na outra extremidade, levantando um pouco mais. Repete-se o processo duas ou três vezes até que o chip é removido (figura 36). Capítulo 39 – Material de manutenção e manuseio de equipamentos 39-21 Figura 40.19 Extraindo um chip com o auxílio de uma chave de fenda. A remoção deve ser feita dessa forma, pois se for feita de uma só vez, como quem retira a tampa de uma garrafa, certamente as pernas do chip serão dobradas, o que pode danificá-lo. Quando o chip fica solto do seu soquete, deve ser segurado pelo seu corpo, evitando o toque em seus terminais metálicos (as “perninhas” do chip) para não danificá-lo com a eletricidade estática das mãos. A remoção pode também ser feita com o auxílio de um extrator de chips (figura 20). Encaixamos o extrator por baixo do chip, em suas duas extremidades. Uma vez encaixado, levantamos de um lado e de outro, aos poucos e com cuidado, até que o chip é totalmente removido. O chip não deve ser puxado de uma vez, pois pode causar dano no soquete ou na placa de circuito impresso. Figura 40.20 Usando um extrator de chips. Mesmo a extração sendo feita por um técnico experiente, algum chip pode eventualmente ficar com as pernas amassadas ou dobradas (figura 21). Nesse caso devemos usar um alicate de ponta e cuidadosamente recolocar as pernas dos chips de volta na sua posição original, alinhando-os novamente. Esta operação deve ser feita com muitíssima calma e cuidado, pois a perna de um chip pode partir se for dobrada e desdobrada várias vezes. 39-22 Hardware Total Figura 40.21 Cuidado para não dobrar acidentalmente as pernas do chip. A forma de evitar essa dobra é muito simples. Um chip novo tem suas pernas (ou pinos) apresentando um pequeno ângulo, como indicado na figura 39. Devemos segurar o chip pelo seu corpo plástico e dobrar ligeiramente suas pernas para dentro, com o auxílio de uma superfície plana, como uma mesa. As pernas devem ficar paralelas entre si. Desta forma o encaixe do chip no soquete será muito facilitado e é diminuido substancialmente o risco de dobrar alguma perna. Figura 40.22 Alinhando as pernas do chip para facilitar o encaixe. Com os pinos devidamente alinhados pode ser feito o encaixe no soquete. Não esquecendo de verificar a correta orientação, inicialmente apóia-se o chip sobre o soquete. Usando os dedos polegar e indicador, realizam-se movimentos sucessivos de aperto, alternando entre forçar cada um dos dois dedos. Ao mesmo tempo verifica-se se todos os pinos estão encaixando corretamente sem dobrar. Após 3 ou 4 etapas o chip estará totalmente encaixado (figura 23). Capítulo 39 – Material de manutenção e manuseio de equipamentos 39-23 Figura 40.23 Encaixando um chip no seu soquete. Quando um chip vai ser inserido em um soquete, outros cuidados devem ser tomados. Se o usuário não prestar atenção, poderá encaixar o chip na posição invertida ou deslocada no seu soquete. Todo chip possui uma marca chamada de chanfro (ou notch, em inglês). Essa marca indica de que lado do chip fica localizado o pino número "1". Alguns chips possuem um pequeno círculo estampado, ao invés do chanfro. O soquete onde o chip fica encaixado também possui um chanfro. Às vezes o chanfro é desenhado na placa de circuito impresso. Quando um chip é encaixado, seu chanfro deve ficar orientado no mesmo sentido do chanfro do soquete (figura 41). Figura 40.24 O chanfro do chip deve ficar orientado no mesmo sentido que o chanfro do soquete. Outro cuidado que deve ser tomado no encaixe de chips é não deixar pinos sobrando no encaixe. A figura 25 mostra um encaixe errado. O chip foi encaixado de uma forma deslocada. No soquete ficaram dois terminais livres, e no chip ficaram duas pernas sem encaixe. Tanto o encaixe invertido quanto o encaixe deslocado causam dano permanente no chip ou até mesmo na placa onde foi encaixado. 39-24 Hardware Total Figura 40.25 É preciso prestar atenção para não encaixar o chip deslocado no seu soquete. Feito o encaixe, verificamos mais uma vez se todos os pinos estão perfeitamente encaixados no soquete. Se algum pino dobrar durante o encaixe, o chip deve ser cuidadosamente retirado e o pino dobrado deve ser realinhado com o auxílio de um alicate de bico. Os chips mais compridos são de encaixe mais difícil. O método é o mesmo, mas a tendência a dobrar os pinos é muito maior, portanto devemos tomar mais cuidado. Lembre-se de evitar tocar os dedos nos pinos do chip e nas partes metálicas do soquete. Manuseio de placas Em qualquer tipo de placa de circuito impresso, devem ser tomados os seguintes cuidados:     Não tocar nas partes metálicas dos chips Não tocar nos conectores Segurar a placa sempre por suas bordas laterais Não flexionar a placa O toque nas partes metálicas dos chips pode causar descargas eletrostáticas que os danificam. Uma placa tem duas faces: a face dos componentes e a face da solda. Não se deve tocar na face da solda, pois nela existem contatos elétricos com todos os seus chips. Da mesma forma não se deve tocar na face dos componentes pois pode-se acidentalmente tocar as pernas dos chips, causando o mesmo efeito. Os conectores também não devem ser tocados, por duas razões. A primeira é que possuem contatos elétricos com os chips, que ficam expostos às descargas eletrostáticas. A segunda é que a umidade e a gordura das mãos podem causar mau contato nos conectores. Uma placa deve ser sempre segura por suas bordas laterais, como indicado na figura 26. Capítulo 39 – Material de manutenção e manuseio de equipamentos 39-25 Figura 40.26 Como segurar corretamente uma placa. As partes metálicas das placas (com exceção dos conectores) podem ser tocadas em apenas dois casos: a) se o técnico estiver usando a pulseira anti-estática b) se o técnico se descarregar imediatamente antes de tocar na placa. Em qualquer operação mecânica como fixar a placa por parafusos ou espaçadores, encaixar ou desencaixar placas de expansão na placa de CPU, encaixar ou desencaixar conectores, etc. deve ser tomado muito cuidado para que a placa não sofra nenhum tipo de flexão. A flexão pode causar o rompimento de trilhas de circuito impresso, o que resulta em um mau contato dificílimo de ser detectado e consertado. Pode também causar o rompimento das ligações entre soquetes e a placa. A flexão não deve ser apenas evitada a qualquer custo: deve ser proibida. Por exemplo, na placa de CPU, para encaixar o conector da fonte basta colocar a mão por baixo da placa ao encaixar o conector da fonte, evitando assim que ocorra o flexionamento. Sempre que qualquer placa ou conector for encaixado ou desencaixado, a operação nunca deve ser feita de uma só vez. Deve ser feita por partes, um pouco em cada extremidade do conector, até que a operação esteja completa. Não deve ser esquecido que as placas de expansão são presas ao gabinete através de parafusos. Em alguns casos, o técnico pode esquecer de colocar esses parafusos. Se isto acontecer, o grande perigo é uma conexão na parte traseira do gabinete (Ex.: conectar o monitor) ocasionar um afrouxamento no encaixe da placa no seu slot. Se essa conexão for feita com o computador ligado (o que, por si só, já é um erro), o problema pode ser mais sério ainda: a placa pode soltar-se do seu slot com o computador ligado, o que provavelmente causará dano na referida placa, ou até mesmo na placa de CPU. 39-26 Hardware Total Eletricidade estática Quando estamos com o corpo carregado de cargas elétricas e tocamos uma peça metálica, uma parte da nossa carga é transferida para esta peça. Durante essa transferência surge uma pequena corrente elétrica. Se o corpo metálico a ser tocado for um pino de um chip, o mesmo será submetido a uma corrente instantânea acima da qual foi projetado para funcionar. Muitos chips podem ser danificados com essa descarga, principalmente as memórias, processadores e chips VLSI. Devemos então evitar tocar nesses componentes e também evitar que nosso corpo acumule cargas elétricas excessivas. O corpo humano acumula cargas elétricas nas seguintes situações: a) Em ambientes muito secos. Locais como Brasília, onde a umidade relativa do ar é muito baixa dificultam a dissipação das cargas elétricas existentes nos objetos. Uma sala com ar condicionado também tem o mesmo problema. b) Em salas com piso de material plástico, carpete ou piso suspenso. O chão, quando feito de um material de melhor condutividade, como cerâmica ou mármore, facilita a dissipação de cargas elétricas. Por essa razão, um bom laboratório de eletrônica deve possuir piso de cerâmica, mármore, granito ou algum material similar. Existem ainda tintas e revestimentos anti-estáticos para essas aplicações. c) Quando o técnico senta em uma cadeira forrada de plástico, recebe parte da carga elétrica acumulada na cadeira. Para manusear placas e chips deve-se, antes de mais nada, realizar a descarga eletrostática. Pode ser feita de forma muito simples. Basta tocar com as duas mãos, as partes metálicas do gabinete do computador. Esta descarga pode ser feita também pelo toque em uma janela de alumínio, não pintada. Uma outra forma segura de trabalhar com material eletrônico é usar a pulseira anti-estática. Desta forma o técnico fica permanentemente aterrado e seu corpo não acumula nenhuma carga estática. A outra ponta do fio pode ser presa à chapa metálica do gabinete do PC. ///////////// FIM /////////////////// Capítulo 40 Manutenção preventiva Manutenção preventiva é um conjunto de cuidados que devem ser tomados com um equipamento, visando prevenir vários tipos de defeitos. No caso de PCs, certos cuidados estão relacionados com software, como fazer backups e usar programas anti-vírus. Outros estão relacionados com hardware, como usar um estabilizador de voltagem e capas plásticas para proteger o PC da poeira e da umidade. Certos cuidados devem ser tomados no dia-a-dia, pelo próprio usuário, como evitar ligar e desligar o PC várias vezes por dia, e salvar periodicamente um arquivo que está sendo editado. Outros cuidados já devem ser realizados em um nível mais especializado e com uma periodicidade maior, como usar o programa Scandisk ou similar, e desmontar o PC para fazer uma limpeza geral de poeira e de contatos. Iremos portanto dividir a manutenção preventiva em quatro categorias: Software: Cuidados no dia-a-dia Cuidados avançados Hardware: Cuidados no dia-a-dia Cuidados avançados Os cuidados no dia-a-dia devem ser tomados pelo próprio usuário do PC, mesmo que seja uma secretária, um operador ou alguém que entenda pouco 40-2 Hardware Total sobre informática. Os cuidados avançados devem ser tomados por um técnico, administrador ou usuário especializado. Cuidados de software no dia-a-dia Aqui estão os cuidados de software que devem ser tomados por qualquer usuário de PCs, desde os mais especializados, até os mais leigos. Por exemplo, uma secretária que sabe apenas ligar o PC e executar o Word para digitar e listar uma carta, mesmo sendo considerada leiga em informática, tem que conhecer e aplicar esses cuidados. Os dados são valiosos Qual é a parte mais cara do PC? Será o disco rígido? Ou será o monitor? Ou a placa de CPU? Ou será que é a impressora? Talvez você não saiba, mas provavelmente a parte mais cara e mais importante do PC são os seus dados. Por exemplo, suponha que você tenha gravado no disco rígido uma planilha bastante complexa, na qual você estava trabalhando há dois meses. Dependendo da importância desta planilha (deve ser importante, já que você trabalhou tanto tempo nela), o seu valor pode ser muito maior que o do próprio computador. Se você ainda não ficou convencido, suponha que no computador que você utiliza, desapareceu misteriosamente um arquivo com o cadastro de todos os clientes da empresa onde você trabalha. Se você não realizou previamente um backup deste arquivo, certamente seu emprego estará em risco. Esses são típicos casos em que o software vale mais que o hardware, o que ocorre na maioria das vezes. Por outro lado, suponha um usuário que não faça nada de útil com o computador, além de utilizar jogos. Nesse caso, o valor dos dados é quase nulo, e o hardware vale mais que o software. Se este usuário acidentalmente apagar todos os jogos do seu disco rígido, não há problema, pois certamente poderá instalá-los novamente a partir dos seus originais em disquete ou em CD-ROM. Grave seu trabalho A qualquer momento os preciosos dados armazenados no computador podem ser perdidos, por uma pane de hardware, ou durante uma falta de energia elétrica, ou podem ser apagados acidentalmente pelo próprio usuário, ou ainda podem ser perdidos devido a um ataque de vírus de computador. A melhor forma de evitar este problema é fazendo sempre uma cópia dos seus dados. Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-3 Por exemplo, ao escrever textos usando o Microsoft Word, é bom usar periodicamente o comando Arquivo/Salvar (no Word, basta teclar Control-B para salvar). Se um usuário passa a manhã inteira trabalhando em um arquivo e não o salva, significa que, a grosso modo, tudo o que está escrevendo está na memória RAM, e não gravado no disco rígido. A memória RAM perde totalmente seu conteúdo quando é desligada. Isto significa que, se faltar energia elétrica, todo o conteúdo da RAM, inclusive o arquivo que está sendo editado, será perdido. Todo usuário deve portanto salvar periodicamente o arquivo no qual está trabalhando. Graças a este procedimento, se faltar energia elétrica, ou se alguém esbarrar na tomada do computador, será perdido apenas aquilo que foi digitado nos últimos minutos, depois da última vez que foi executado o comando Arquivo/Salvar. Parece uma regra tão simples, e muita gente diz: “quem não sabe disso?”. Por outro lado, é impressionante a quantidade de pessoas que não tomam este cuidado, e são capazes de ficar horas trabalhando sem salvar o trabalho no disco. Faça backup dos dados, pelo menos o trabalho principal Apesar de não ser comum, é possível que uma interrupção repentina no funcionamento do computador possa causar até mesmo a perda de dados já gravados no disco. Isso depende da operação que o computador está realizando no instante da interrupção do funcionamento. Suponha que você forneceu ao computador um comando para executar um determinado programa. Para que este programa possa ser executado, o sistema operacional realiza uma leitura no diretório, para que seja determinada a localização do programa no disco. Se nesse instante ocorre uma queda de energia elétrica ou qualquer outra situação catastrófica, o conteúdo do diretório pode ser perdido através de uma desmagnetização. Quando o diretório é danificado, alguns ou até mesmo todos os seus arquivos passam a ficar inacessíveis, ou seja, ficam perdidos. O próprio usuário pode cometer um engano a qualquer instante. Um usuário do MS-DOS pode, ao formatar um disquete através do comando FORMAT A: digitar por engano FORMAT C:, o que resulta na formatação do disco rígido. É preciso operar o computador com bastante atenção. Usar o computador em um ambiente em que existe excesso de bate-papo, por exemplo, pode ser um convite ao erro. Mesmo no Windows um erro como este pode ocorrer. Digamos que na figura 1, queremos usar o comando Criar Atalho sobre o drive E, e 40-4 Hardware Total acidentalmente ativamos a opção Formatar. O Windows perguntará se temos certeza de que realmente desejamos formatar este disco rígido. A falta de atenção pode fazer com que o usuário responda SIM ou OK (muitos clicam indiscriminadamente SIM e OK, sem ler as mensagens). Figura 1 Formatando o disco rígido E no Windows. Algumas vezes existe um modo de reverter o erro, recuperando os dados perdidos. Muitas vezes a recuperação não é possível, principalmente quando o erro só é percebido mais tarde. A melhor forma de evitar esse tipo de problema é fazer cópias dos arquivos para um local seguro. Normalmente isto é feito através de disquetes, mas existem meios de armazenamento mais eficientes, como por exemplo, o ZIP Disk e o gravador de CDs. Onde está aquele arquivo? Algumas secretárias têm o hábito de dizer que arquivos desapareceram do computador. Se realmente desapareceram, o problema pode ser sério. Pode ser um defeito no disco rígido, ou no caso mais comum, o resultado de desligamentos errados, quando ainda existem gravações pendentes na memória. Desta forma, um ou mais arquivos podem realmente ser perdidos. Muitos chefes não sabem, mas diversas secretárias têm o hábito de gravar todos os arquivos com o mesmo nome. O velho Microsoft Word 6.0, por exemplo, quando gravava um arquivo recém criado, sugere como nome, DOC1.DOC (pode ser DOC2, DOC3 ou outro semelhante, dependendo do número de documentos criados). O procedimento correto é substituir este nome por outro, por exemplo, CARTA085.DOC, RELAT12.DOC, ou outro nome sugestivo. Ao usar sempre o nome DOC1.DOC, o arquivo anterior será apagado, dando lugar ao novo. Por isto muitas não conseguem localizar cartas que escreveram dias atrás. Fique de olho e ensine a secretária a dar nomes diferentes para os arquivos, de preferência dividindo-os em diretórios, separados por assunto. 40-5 Capítulo 40 – Manutenção preventiva Em versões mais novas do Microsoft Word 97, a situação é parecida. Digamos que uma carta começa com Rio de Janeiro, 19 de outubro de 2001 Ao salvar este arquivo, o Word dará a ele o nome default de Rio de Janeiro.DOC, como mostra a figura 2. Outros arquivos criados pelo mesmo processo continuarão sendo chamados de Rio de Janeiro.DOC. Ao fazermos a gravação, o arquivo anterior será apagado. Se não for dado um nome apropriado para cada arquivo, permanecerão apenas alguns deles com nomes default. Figura 2 Se for usado o nome default do arquivo no Microsoft Word, o arquivo anterior será apagado. Nos próximos arquivos criados, se não forem dados nomes apropriados, o Word usará nomes como Rio de Janeir1.DOC, Rio de Janeir2.DOC, e assim por diante. Ficará difícil lembrar que aquela requisição de material estava no arquivo Rio de Janeir29.DOC... Ensine a secretária a criar pastas separadas para cada tipo de arquivo (cartas, relatórios, memorandos, etc), ou mesmo usar nomes padronizados para cada um deles. Desta forma será sempre possível ter acesso a arquivos antigos, e também aqueles não tão antigos, como os que foram criados ontem. Veja os programas que estão abertos Muitos usuários principiantes reclamam que quando vão abrir um arquivo no Microsoft Word, aparece uma mensagem como: O arquivo tal já está em uso por Fulano de Tal. Quer fazer uma cópia? Muitos estranham, principalmente quando o nome Fulano de Tal é o próprio usuário que está querendo abrir o arquivo. Certa vez o escritou João 40-6 Hardware Total Ubaldo disse que teve que mostrar a carteira de identidade para o computador, para mostrar que ele era ele mesmo... O problema é que muitos usuários abrem arquivos, deixam o programa em uso (no nosso exemplo, o Word), e executam novamente o mesmo programa. Para evitar a confusão, basta olhar os programas ativos na barra de tarefas do Windows. Na figura 3, vemos que o Microsoft Word já estava aberto, fazendo a edição do arquivo TEC-15.DOC. O usuário executou novamente o Microsoft Word, ficando então com duas instâncias deste programa. Se tentar agora abrir o TEC-15.DOC, será colocada a mensagem informando que este arquivo já está em uso. Ao fazer uma cópia, as alterações não serão efetivadas no documento original, o que pode causar bastante confusão. Figura 3 O Microsoft Word já estava em execução, e foi executado novamente. Evitar este tipo de problema é muito fácil. Basta olhar os programas ativos na barra de tarefas antes de executar novamente o programa desejado. Cuidados de hardware no dia-a-dia Como vimos, os cuidados de software no dia-a-dia são poucos e bem simples de serem implementados, sempre baseados em proteger os dados, salvando arquivos e evitando acessos indevidos. Muito mais numerosos são os cuidados que um usuário comum deve ter diariamente com o computador propriamente dito. Vejamos então quais são eles. Não confie nos disquetes Não confie totalmente em disquetes!!! Se você gravar em um disquete um dado importante, existe uma pequena chance de perdê-lo. O disquete não é indestrutível, os dados armazenados podem ser perdidos por várias razões:    Desmagnetização Calor Umidade Capítulo 40 – Manutenção preventiva     40-7 Disquete de má qualidade Disquete antigo Arranhões Sujeira nas cabeças do drive Não é tão comum a perda de dados de disquetes, assim como não é comum a perda de dados de disco rígido, mas ambas as situações podem ocorrer. Alguém pode deixar, por descuido, o disquete perto de um telefone. No instante em que o telefone tocar, o campo magnético gerado por sua campainha poderá desmagnetizá-lo, causando a perda dos seus dados. Até mesmo o campo magnético gerado pelo monitor ou pelos motores da impressora pode causar um problema semelhante. Um disquete guardado dentro de uma maleta, que por sua vez está localizada dentro de um carro, localizado em um estacionamento sob sol forte, certamente ficará danificado pelo excesso de calor. Um disquete de qualidade inferior tem grandes chances de perder os dados após algum tempo. Também é comum o uso de disquetes antigos. Um disquete com mais de 5 anos de idade deve ser atirado no lixo. Gravar dados nesse disquete é um grande perigo. Para que as cópias realizadas em disquetes sejam confiáveis, é necessário:    Usar disquetes novos e de boa qualidade Proteger o disquete do calor, umidade, poeira e campos magnéticos No caso dos dados mais importantes, devem ser feitas várias cópias. Mesmo usando disquetes novos e de boa qualidade, não fica totalmente descartada a possibilidade de perda de dados. Veja por exemplo o caso ocorrido há alguns anos na LVC, durante o lançamento do curso de montagem de PCs em disquetes. Foram usados disquetes TDK, considerados de alta qualidade. Cada curso era composto de 5 disquetes, e no mês de seu lançamento foram produzidas 800 cópias, ou seja, 4.000 disquetes. Durante o processo de cópia, foram detectados cerca de 30 disquetes defeituosos (menos de 1%, o que é considerado normal). Entre os 4000 disquetes onde as cópias foram feitas com sucesso, 5 deles apresentaram defeitos posteriores, já na posse dos clientes. Esses problemas são muito raros, e só podem ser observados na prática quando é feita uma grande quantidade de cópias em disquete, como no caso citado. De qualquer forma, é importante saber que os disquetes, mesmo novos e de boa qualidade, não podem ser considerados 100% confiáveis. Por outro lado se 40-8 Hardware Total você usar disquetes que não sejam novos e de boa qualidade, a probabilidade de ocorrência de erros será muito maior. Falta de energia elétrica Para um aparelho eletrodoméstico, a falta de energia elétrica em geral não traz problemas. É como se o aparelho fosse desligado pelo interruptor. Para um computador, esta súbita interrupção na energia elétrica pode causar danos aos dados gravados no disco rígido. Felizmente a chance de ocorrer tal problema é razoavelmente pequena. Os dados correm maior risco no caso em que está sendo feita uma operação de gravação no instante em que ocorre a falta de energia. Se no instante da falta de energia está sendo gravado um arquivo, apenas este arquivo será danificado. Isso não é problema algum, desde que o usuário possua uma cópia do arquivo, ou até mesmo uma versão anterior. O setor do disco que estava sendo gravado no instante da queda de energia poderá ficar magneticamente danificado. Isto também não chega a ser um problema, pois existem programas próprios para a recuperação desse tipo de erro (Ex.: Scandisk, Norton Disk Doctor). Mesmo que esses programas não consigam recuperar o erro, o cluster no qual está o setor defeituoso pode ser marcado na FAT (tabela de alocação de arquivos). Uma vez marcado como defeituoso, este cluster não será mais usado, e nenhum problema adicional ocorrerá. Um único cluster danificado não fará falta alguma. O problema sério ocorre quando a falta de energia elétrica ocorre no instante em que está sendo realizada uma gravação na FAT ou em um diretório. Nesse caso, corre-se o risco de perder inteiramente o conteúdo do disco rígido. Esse tipo de gravação é ainda mais raro. Por exemplo, quando um arquivo de 100 kB é gravado, são feitas 200 gravações de dados, além de algumas poucas gravações na FAT e no diretório. A probabilidade de uma determinada gravação estar sendo feita na FAT ou diretórios justamente no instante em que falta luz é muito pequena, mas pode perfeitamente ocorrer. A solução mais barata para este problema é manter sempre um backup dos dados existentes no disco rígido. Se o orçamento permitir e os dados forem muito importantes, é recomendável utilizar um no-break. A danificação de setores é um problema físico que pode ocorrer com o disco rígido no caso de uma queda de energia elétrica. Além desse tipo de problema, existem também os problemas na estrutura lógica do disco. As gravações comandadas pelos diversos programas não são realizadas imediatamente sobre o disco, e sim mantidas pendentes na memória RAM. Desta forma, apenas quando existe um número razoável de gravações Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-9 pendentes, estas são efetivadas no disco. O resultado é um melhor desempenho nas operações de gravação, já que é muito mais rápido fazer um único acesso ao disco para gravar uma grande quantidade de dados do que fazer vários acessos para gravar pequenas quantidades. O problema é que a falta de energia elétrica (ou mesmo o desligamento ou o Reset acidental) no instante em que existem gravações pendentes na memória resultará em perda de dados e causará problemas na estrutura lógica do disco. Os problemas causados pela falta de energia elétrica são raros, porque a própria falta de energia elétrica é uma situação rara. Entretanto, se as quedas de energia elétrica são freqüentes, o risco é bem maior. Por exemplo, suponha que a energia foi interrompida. A primeira providência que o usuário deve tomar é desligar o computador. Suponha que depois de 5 minutos a energia elétrica retorne. Não é recomendável ligar novamente o computador e voltar ao trabalho, pois é possível que ocorra uma nova falta de energia. É recomendável esperar cerca de 30 minutos para ter certeza de que a energia realmente está normalizada. Em locais onde os problemas na rede elétrica são muito freqüentes é necessário usar um no-break, um aparelho que fornece energia elétrica ao computador em caso de interrupção na rede elétrica. Problemas sérios podem ocorrer no instante em que a energia elétrica retorna, caso o usuário esqueça de desligar o computador. O instante do retorno da energia elétrica pode ser prejudicial para qualquer aparelho elétrico, como uma TV, geladeira, ar-condicionado e obviamente para um computador. Após a queda de energia o usuário deve desligar todo o equipamento, e ligá-lo novamente apenas quando a energia elétrica retorna e se estabiliza. Liga-desliga Para os circuitos eletrônicos, a pior hora do dia é aquela quando são ligados. Nesse instante, uma "avalanche" de elétrons os atravessa durante uma fração de segundo, formando uma corrente elétrica maior que a normal. Também ocorre uma brusca variação de temperatura, que da mesma forma como a alta corrente inicial, contribui para o desgaste dos circuitos. Ao longo dos anos, essas várias vezes em que os circuitos são ligados, tendem a diminuir a sua vida útil. Isto não significa que o computador deve ficar ligado permanentemente, incluindo madrugadas e finais de semana. O ideal é ligar o computador de manhã e deixá-lo ligado durante o dia, até o final do expediente. Se for necessário, o computador pode ser também desligado no 40-10 Hardware Total horário do almoço. Quanto menos vezes o computador for ligado e desligado, melhor. O que não se deve fazer é ligar e desligar o computador várias vezes durante o dia. Lembre-se que as lâmpadas sempre queimam no instante em que são ligadas. O mesmo ocorre com os chips. Para evitar o desperdício de energia enquanto o computador estiver sem atividade, use os comandos de gerenciamento de energia: modo standby e hibernação. Cuidado com as janelas Muitas pessoas gostam de trabalhar perto da janela, onde existe um pouco mais de ar puro e claridade. Entretanto, o usuário deve saber que esta prática tem três problemas: Poeira, sol e chuva. Um PC mais próximo de uma janela está mais sujeito a ser empoeirado. Isto é particularmente verdadeiro no caso em que a janela fica voltada para uma rua com muito tráfego. A poeira que ataca o computador neste caso é impregnada com óxido de enxofre, uma das várias substâncias resultantes da combustão da gasolina. A poeira impregnada com enxofre, quando entra em contato com a umidade, resulta em uma umidade com teor ácido, que é muito mais prejudicial ao computador que a umidade pura. Essa umidade ácida tende a causar mau contato nos circuitos do computador dentro de poucos meses. O sol é muito bom para as pessoas, desde que em quantidade moderada, mas ao iluminar o computador produz vários efeitos prejudiciais, como o aquecimento dos circuitos e a deterioração dos materiais plásticos. Não se deve querer tomar sol e usar o computador ao mesmo tempo. Tudo tem sua hora. Finalmente resta lembrar que, se o computador fica localizado próximo a uma janela, um dia o usuário sairá e esquecerá a janela aberta. Se neste dia chover, pode-se dizer adeus ao computador, pois a água da chuva o danificará totalmente. Uma velha canção dos anos 80 dizia: “Choveu no meu chip, mas que tristeza sem par, choveu no meu chip... não posso mais computar!” Umidade, poeira e fumaça O ar ideal para o computador deve ter pouca poeira e pouca umidade. Infelizmente na prática não é possível conseguir um ambiente ideal, e portanto devemos tentar obter o mais próximo do ideal. A umidade, a Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-11 poeira e a fumaça dos cigarros produzem oxidação e corrosão nos contatos metálicos dos componentes do computador. O resultado é a ocorrência de maus contatos. Aparelhos de áudio e vídeo podem funcionar precariamente com maus contatos, mas um computador só funciona corretamente se todos os seus contatos estiverem em perfeitas condições. É proibido fumar na mesma sala onde está instalado um computador. Se esta norma não for respeitada, os computadores terão seus contatos lentamente oxidados ao longo do tempo. Ocorrerá mau contato nos conectores, nos soquetes das memórias, nos pinos do processador e nos contatos do seu soquete. Esses maus contatos podem demorar poucos meses, um, dois ou mais anos a aparecer, dependendo da quantidade de fumaça e do tipo de contato usado nos componentes (contatos banhados a ouro resistem mais que os banhados a estanho) mas quando isto ocorre, o computador pode ficar completamente inutilizado, já que é impraticável limpar os seus milhares de contatos. O ambiente onde o computador está instalado deve estar sempre limpo. Carpetes devem ser limpos preferencialmente com um aspirador de pó, evitando o uso de vassouras, pois ao varrer um carpete ou tapete, muita poeira é espalhada no ar. A mesa onde está o computador também deve estar sempre limpa. Quando a sala onde está o computador não possui ar condicionado e janelas precisam ficar abertas, devemos instalar o computador o mais distante possível da janela. Outra providência importantíssima é manter o computador coberto com capas plásticas sempre que estiver desligado. Com esta providência, a quantidade de poeira que atinge o interior do computador é bastante reduzida. Capas plásticas são vendidas em lojas de suprimentos para informática, em diversos tamanhos. Em cidades muito úmidas (por exemplo, o próprio Rio de Janeiro, perto da orla marítima), o uso do ar condicionado é recomendável, não apenas para evitar o calor, mas principalmente, para reduzir a quantidade de umidade no ambiente. Desligamento repentino Usuários não técnicos têm o hábito de desligar o computador de forma indevida. Ao editarem um arquivo, usam o comando Salvar, e imediatamente desligam o computador. Alguns um pouco menos descuidados, usam o comando Sair, para só então desligar o computador. Não sabem que mesmo quando um arquivo é salvo e o LED do disco rígido apaga, dados a serem gravados ainda ficam pendentes na memória. Antes de desligar o computador, é preciso ter certeza de que não existem 40-12 Hardware Total gravações pendentes. O procedimento para desligar corretamente o computador depende do sistema operacional utilizado: Desligamento no Windows 95 e superiores Usamos o comando Desligar, a partir do botão Iniciar da barra de tarefas. No quadro de desligamento apresentado (figura 4), escolhemos a opção Desligar o computador. Será então apresentada a mensagem Aguarde enquanto o seu computador está sendo desligado Figura 4 Quadro de desligamento. Neste momento, arquivos abertos serão fechados (ou seja, suas alterações serão efetivadas no disco), e gravações pendentes na memória serão transferidas para o disco. Terminadas essas operações, será apresentada uma tela com a mensagem Seu computador já pode ser desligado com segurança Só então o computador pode ser desligado. Se o PC tem fonte de alimentação ATX, o desligamento será automático, logo depois que esta mensagem é apresentada. Desligamento no Windows 3.x Depois de gravar os arquivos abertos, usamos o comando Arquivo/Sair do Gerenciador de Programas do Windows. O Windows será finalizado, e o computador retornará ao MS-DOS. Use então o procedimento de desligamento no MS-DOS descrito abaixo. Desligamento no MS-DOS Se você estava executando algum programa para MS-DOS, termine-o para que o computador volte ao prompt do MS-DOS, ou seja, aquele velho sinal C:>_ Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-13 A princípio, o computador poderá ser desligado neste momento, mas existe um caso em que podem existir gravações pendentes na memória. Isto ocorre quando existe em execução um programa de cache de disco. Entre os poucos PCs que ainda são baseados no MS-DOS e Windows 3.x, os programas de cache de disco mais usados são o SMARTDRV, que acompanha o MS-DOS, e o NCACHE, que acompanha o Norton Utilities. Caso algum desses programas esteja sendo usado, é preciso utilizar um comando para transferir para o disco, gravações pendentes na memória. A tabela a seguir mostra o comando a ser usado para os programas de cache de disco mais comuns: Programa SMARTDRV NCACHE HYPERDISK PC-CACHE SPEEDCACHE Comando SMARTDRV /C NCACHE2 /DUMP HYPERDK E PC-CACHE /COMMIT SCPLUS /DUMP Para não ter que memorizar esses comandos, crie um arquivo de nome OFF.BAT com o comando adequado. Bastará então digitar OFF, e ao retornar ao Prompt, pode desligar o computador. Se você não está utilizando nenhum programa de cache de disco para MS-DOS, ou se está usando, mas o mesmo não está atuando sobre as operações de escrita (as gravações são feitas diretamente sobre o disco, não ficando pendentes na memória), tais cuidados não precisam ser tomados. O botão RESET Eletronicamente, pressionar o botão RESET produz o mesmo efeito que desligar e ligar o computador. Portanto, antes de pressionar RESET, devemos tomar as mesmas precauções de desligamento aqui expostas. Entretanto o botão RESET é pressionado em geral nas situações de emergência, quando o computador “trava”. O perigo em potencial é que durante este travamento, podem estar em andamento operações de gravação no disco. Para que seja menos perigoso pressionar RESET, espere que o LED de acesso ao disco rígido apague. Desta forma será menor a chance de perder dados. Espere 3 segundos A forma errada de desligar e ligar um computador é desligar, esperar menos de um segundo e ligar novamente. Este procedimento pode causar dano à fonte de alimentação, além de não deixar o computador inicializar 40-14 Hardware Total corretamente. Se precisar desligar o computador, espere 3 segundos antes de ligá-lo novamente. Retire as capas Capas plásticas protegem o computador da poeira e da umidade, mas só devem ser usadas enquanto o mesmo estiver desligado. Alguns usuários cuidadosos mas preguiçosos têm o mau hábito de simplesmente levantar as capas do monitor e do gabinete enquanto usam o computador. Isto aumenta o aquecimento e prejudica o sistema de ventilação. Para usar o computador, retire por completo as suas capas. Ligando e desligando o equipamento Alguns usuários deixam todo o equipamento com seus interruptores ligados, e atuam apenas sobre o botão liga/desliga do estabilizador ou filtro de linha. Tal procedimento não é correto, pois pode ocorrer sobretensão no instante em que é ligada a energia. A seqüência correta para desligar os equipamentos é a seguinte: 1) Desligar o computador e a impressora, em qualquer ordem 2) Desligar o estabilizador ou o filtro de linha Para ligar os equipamentos, a seqüência correta é a seguinte: 1) Ligar estabilizador ou filtro de linha 2) Ligar o monitor 3) Ligar o computador e a impressora, em qualquer ordem A precaução de ligar o monitor antes do computador é válida. Um monitor consome uma elevada corrente no instante em que é ligado. Se o monitor é ligado depois do computador, este alto consumo de corrente pode ser sentido pela fonte de alimentação do computador, funcionando como um pico negativo de tensão, e como resultado, o computador pode “travar” durante o boot. Ao ligar o monitor antes, este problema é evitado. Também é válido deixar o monitor com o seu interruptor ligado, e conectar o seu cabo de força na tomada existente na parte traseira do computador. Desta forma, ao ligarmos o computador, estaremos ligando também o monitor. O alto consumo de corrente do monitor no instante em que é ligado não prejudicará o processo de boot, pois o processador só começa a funcionar alguns segundos depois que a sua fonte é ligada. Cuidado com a faxina Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-15 Tanto o computador como o local de sua instalação devem estar limpos, mas é preciso tomar cuidado com os produtos de limpeza. Sempre que possível, um pano umedecido com água pura é a melhor opção para limpeza, tanto da mesa como do computador. Também é seguro aplicar sobre o pano, um pouco de sabão ou detergente neutro. Para remover manchas de cola deixadas por etiquetas (alguns têm o hábito de colar etiquetas no computador), pode ser usado um pano umedecido com álcool. O perigo está nos produtos de limpeza mais fortes, como os que contêm amoníaco. De um modo geral, qualquer produto que produza cheiro forte e difícil de suportar, pode ser prejudicial ao computador. Produtos aplicados através de vaporização também são perigosos. Limpa-vidros e alguns produtos para limpar carpetes e tapetes por vaporização são exemplos típicos. As partículas vaporizadas ficam em suspensão no ar e podem entrar no computador, causando corrosão. Se o uso desses produtos é inevitável, é preciso fazer a limpeza com o computador desligado e coberto por capas plásticas. Impressoras matriciais As impressoras a jato de tinta são as preferidas dos usuários domésticos e dos pequenos escritórios, e os modelos a laser são os mais indicados para trabalho pesado, como em empresas de médio e grande porte. Por outro lado, ainda são bastante numerosas as impressoras matriciais (também chamadas de impressoras de agulha). Apesar de serem pouco vendidas, ainda existem muitos modelos em funcionamento. Essas impressoras têm o inconveniente de produzir muita vibração mecânica. Por isso, devemos evitar instalar o computador e a impressora matricial na mesma mesa. Usando mesas diferentes, a vibração não será transmitida para o computador. A vibração provoca vários defeitos no computador, sendo o principal deles, o afrouxamento de conectores. Com o passar do tempo, chips são lentamente desencaixados dos seus soquetes. O mesmo ocorre com memórias, conectores de cabos, e até mesmo com o processador. O resultado é o aparecimento de maus contatos. Também podem ser causados erros de gravação no disco rígido, devido às minúsculas variações de posição das cabeças causadas pela vibração. Lembre-se que em um disco rígido moderno, a distância entre trilhas consecutivas é muito pequena. Por menor que seja a vibração, as cabeças do disco rígido podem variar consideravelmente sua posição sobre a trilha acessada. 40-16 Hardware Total Não obstrua a entrada de ar Os PCs possuem um sistema de ventilação que visa manter o processador, o disco rígido e todos os componentes internos em uma temperatura aceitável. Na maioria dos casos, o ar entra pela parte frontal do gabinete, através de ranhuras, circula pelo seu interior e sai pela parte traseira da fonte de alimentação. É muito importante que a entrada de ar na parte frontal do gabinete esteja desobstruída. Muitos usuários têm o mau hábito de empilhar CDs, manuais ou livros em frente ao computador, principalmente em ambientes com pouco espaço. Como resultado, a entrada de ar será prejudicada, a circulação de ar no interior do gabinete será reduzida, e a temperatura interna aumentará. Os chips do computador, bem como o disco rígido terão a temperatura aumentada, o que pode causar danos e falhas no funcionamento. Comes e bebes longe do computador Um usuário desastrado pode deixar cair café sobre o teclado. Será muito difícil, ou até mesmo impossível recuperar este teclado. Um menos desastrado poderá deixar cair farelos de biscoito sobre o teclado, ou na mesa onde está o computador. Isto é muito ruim, pois pode atrair insetos que farão ninhos dentro do computador. Em geral os insetos adoram morar dentro de aparelhos eletrônicos, pois acham a temperatura mais alta bastante agradável. Os insetos acabam comendo peças plásticas, como fios, e deixando detritos orgânicos sobre os circuitos, o que causa curto-circuitos e danos irreparáveis. Não faça seus lanches perto do computador. Cuidados avançados de software Chegou a hora de abordar os cuidados que um usuário deve com o software. Por serem considerados cuidados avançados, não devem ser deixados a cargo de uma secretária, ou de um usuário principiante. O administrador dos computadores de uma empresa é a pessoa mais indicada para cuidar dessas tarefas. Backup dos programas Além de ser vital a realização de cópias dos dados gerados pelo usuário, é também importante fazer cópias dos programas. É verdade que a perda de um programa é menos grave que a perda de dados, a menos que se trate de um programa criado pelo próprio usuário, do qual não exista cópia. Os dados gerados pelo trabalho do usuário não podem ser obtidos de nenhum outro computador. Já os programas existem instalados em diversos computadores. Por exemplo, se um usuário apagar acidentalmente o Excel, Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-17 o problema não é tão sério, pois pode ser repetida a sua instalação a partir dos disquetes ou CD-ROM originais. Entretanto, em alguns casos o apagamento acidental de programas pode ser um transtorno. Muitas vezes você não poderá esperar até o dia seguinte para contactar um colega, ou talvez você não possua em casa os disquetes ou CDROM de instalação, tendo deixado todos no trabalho. É interessante que você tenha, junto com o seu computador uma cópia de todos os seus programas (Windows, Word, Excel, etc...), de preferência gravados em CDs. Você deverá possuir, ou os próprios discos de instalação originais desses programas, ou cópias desses discos. Além de ter os discos originais, pode ser muito útil ter também uma cópia dos programas já instalados. Desta forma, se um programa ou alguns dos seus arquivos forem apagados acidentalmente, será possível recuperar esses arquivos sem ter que reinstalar o software. Na prática, este método pode ser aplicado quando o computador possui um meio auxiliar de armazenamento de alta capacidade, como por exemplo, um ZIP Drive. Esta cópia pode ser feita, por exemplo, usando o programa de Backup que acompanha o Windows. Em caso de perda de arquivos, não precisaremos perder tempo reinstalando o software. Basta usar o programa de backup para recuperar os arquivos em falta. Vírus Os vírus de computador são programas criados por indivíduos de má índole, normalmente com algum tipo de frustração sexual e que não têm coisa alguma melhor para fazer do que prejudicar o trabalho dos outros. Esses programas são criados com as seguintes características: 1) São agregados a programas normais, de modo que podem ser ativados sem que o usuário perceba. 2) Quando um vírus é ativado, passa a copiar-se para outros programas. Este processo é chamado de contaminação. O pior de tudo, os vírus normalmente trazem danos ao computador, causados pelo apagamento de dados. Os danos não são físicos e sim lógicos, isto é, não danificam o hardware, mas resultam em um prejuízo muito maior devido à perda de dados que causam. Existem entretanto alguns vírus que causam dano físico ao computador, fazendo o apagamento do BIOS. 40-18 Hardware Total Muitos usuários não estão a par do sério problema que os vírus de computador representam. Felizmente existem programas anti-vírus, que detectam, removem e previnem a contaminação do vírus de computador. É necessário que esses programas sejam usados, caso contrário o usuário corre o risco de ter um dia o seu computador infectado e seus dados perdidos. É muito importante que sejam tomados os devidos cuidados contra os vírus. Muitas pessoas que não acreditaram que seus computadores pudessem ser um dia contaminados. As pessoas pensam que essas coisas acontecem com os outros, mas nunca com elas próprias. Que software você está usando? Este problema é relativamente sério no Brasil, onde os programas custam muito mais caro que no exterior e o poder aquisitivo da população é extremamente menor. O resultado é que muitos usuários não compram os programas que utilizam, e sim, fazem cópias ilegais. Não estamos tentando convencer ninguém a comprar aqui por $150 um software que custa $50 no exterior, mas queremos chamar a atenção sobre alguns problemas sérios que podem ocorrer. O maior desses problemas é a falta de suporte técnico sobre um software que é copiado ilegalmente. Todo software está sujeito a apresentar erros ou incompatibilidades. Os fabricantes de software normalmente recebem relatórios sobre problemas encontrados por seus usuários, corrigem eventuais erros e liberam versões corrigidas do seus programas. Normalmente mantém um serviço de esclarecimento de dúvidas, através de telefonemas, FAX, cartas ou pela Internet. Todo este suporte é necessário quando o computador está sendo usado para uma atividade economicamente importante para o usuário. Se você usa o computador para uma importante atividade econômica, o melhor conselho é o seguinte: não use programas ilegais. Adquira um software oficial, de preferência desenvolvido no Brasil, ou pelo menos de empresa que possua representação, para que fique mais fácil a ligação com o grupo de suporte técnico e o recebimento de atualizações. Salvando áreas vitais do disco rígido Programas de backup não são capazes de proteger integralmente o disco rígido. Protegem apenas os seus dados. Existem entretanto áreas que não são dados: tabela de partições, setor de boot e FAT. Para ter uma segurança completa, é preciso fazer um backup também dessas áreas. Uma das melhores formas de fazer isso é através de utilitários que fazem parte do famoso pacote Norton Utilities. Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-19 Cuidados avançados de hardware Finalmente, vamos abordar alguns cuidados de manutenção preventiva que devem ser tomados por usuários especializados, e também por técnicos a administradores de sistemas. Horário noturno Quando um PC fica ligado durante a noite, longe dos olhos do operador, ou mesmo durante um final de semana, corre-se o risco da falta e retorno da energia elétrica. A energia elétrica pode retornar com uma sobretensão instantânea, o que é muito prejudicial. Se for absolutamente necessário manter o computador ligado durante uma noite, o usuário deve saber que corre um risco. Se a energia elétrica do local é interrompida com muita freqüência, o risco é muito maior e esta prática deve ser evitada. Se é inevitável manter o computador ligado à noite, é fundamental a realização de backup diariamente. Deve também ser analisada seriamente a possibilidade da aquisição de um no-break. Perda de setup Todos os PCs, exceto os antigos XTs, possuem um chip especial, conhecido vulgarmente pelo nome de CMOS, no qual fica armazenado o CMOS Setup, um conjunto de informações sobre a configuração de hardware. Não é o tipo de coisa que ocorre com freqüência, mas caso a bateria apresente algum problema, o Setup será apagado e o PC deixará de funcionar corretamente. Será necessário refazer o Setup. Para que isto seja possível, é fundamental que o usuário realize previamente uma cópia do Setup. Para fazer isso, entramos no CMOS Setup e usamos a tecla Print Screen. Se isto não resultar em listagem, anote manualmente todas as informações do Setup. Conectando e desconectando corretamente Quando dois equipamentos são conectados ou desconectados um ao outro, ambos devem estar desligados. Esta regra é muitas vezes desrespeitada, e várias pessoas danificaram seus equipamentos por este motivo. O caso mais comum é a operação de conectar e desconectar uma impressora ao PC. Como sabemos, esta conexão é feita através de um cabo. Para conectar este cabo, deve-se antes desligar o computador e a impressora. Feito isso, o cabo deve ser conectado e só então o computador e a impressora podem ser ligados. Esse procedimento deve ser seguido também para desconectar o cabo. A mesma regra é válida para qualquer outro tipo de conexão ou desconexão. Todo o equipamento deve ser desligado antes de conectar ou 40-20 Hardware Total desconectar uma impressora, mouse, teclado, monitor, joystick, linha telefônica, rede de micros, etc. Conexão na linha telefônica Praticamente todos os PCs domésticos e de pequenos escritórios são ligados à linha telefônica, para troca de dados com outros computadores, transmitir e receber FAX e acessar a Internet. O perigo em potencial neste caso é a queda de um raio durante uma tempestade. Para causar perigo, o raio não precisa necessariamente cair nas proximidades. Mesmo caindo em outro bairro, desde que próximo às linhas telefônicas (no caso de fiações instaladas em postes), a sobretensão propaga-se por vários quilômetros. A tensão induzida na linha telefônica, que muitas vezes danifica permanentemente o modem, pode até mesmo danificar as outras placas do computador. Duas regras muito simples evitam este tipo de desastre: 1) Nunca use o computador durante uma tempestade. Deixe o computador desligado, desconecte-o da rede elétrica e da linha telefônica. 2) Habitue-se a desligar o computador da rede elétrica e da linha telefônica ao final do dia. Se você achar isto muito trabalhoso, faça-o pelo menos antes dos finais de semana, ou quando você pretender ficar alguns dias ausente. Dê alguns nós no cabo que liga a tomada telefônica até o computador. Quando existem esses nós, um raio que cair nas proximidades tende a danificar apenas o cabo, deixando o computador menos vulnerável. Ar condicionado O ar condicionado é bom para o computador, mas se for usado de forma inadequada pode ser prejudicial. Por exemplo, é comum em cidades quentes como o Rio de Janeiro as pessoas ligarem o ar condicionado e esperarem até o ambiente ficar bem frio para então ligar o computador. Isto está errado, pois um dos agentes que contribuem para danificar chips é a brusca variação de temperatura no instante em que são ligados. Digamos que um certo chip de memória fique com uma temperatura interna de 50C quando está ligada. Digamos também que o ambiente esteja a uma temperatura de 35C antes do ar condicionado ser ligado, e fique reduzida para 25C com o ar condicionado. Se ligarmos o PC antes, ou então junto com o ar condicionado, a temperatura dos chips de memória irá variar de 35C para 50C, uma diferença de 15C. Se ligarmos antes o ar condicionado e deixarmos o computador ligado, a temperatura dos chips ficará em equilíbrio com o ambiente, a 25C. Se ligarmos o computador nessas condições, os chips Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-21 sofrerão uma variação de 25C para 50C, ou seja, 25C de diferença. Quanto maior é a variação de temperatura (stress térmico), mais os chips são prejudicados. A situação inversa ocorre em cidades frias, como Porto Alegre, onde é usado aquecimento ao invés de ar condicionado. Se a temperatura ambiente é de 10C e aumenta para 20C após ligado o aquecimento, a variação de temperatura que os chips sofrem será de 40C ou 30C conforme o computador seja ligado simultaneamente ou depois que o aquecimento. É portanto mais recomendável ligar o computador alguns minutos após o aquecedor. A regra geral a ser seguida é muito simples: é sempre melhor ligar o computador no instante em que a temperatura está mais alta. Falsos filtros de linha Na maioria das vezes, as extensões de tomadas vendidas em lojas de suprimentos de informática são chamadas de filtros de linha. Muitas vezes o fabricante a chama apenas de extensão, mas a loja a chama de filtro. Um verdadeiro filtro de linha tem como função principal, proteger o computador de certas irregularidades que ocorrem na rede elétrica. Infelizmente muitos dos chamados filtros não têm na verdade filtro algum, ou seja, são apenas uma extensão de tomadas com um fusível. Outros possuem um filtro interno simplificado, capaz de filtrar apenas uma pequena parte das imperfeições da rede elétrica. Se você pretende que o computador fique mais protegido contra problemas na rede elétrica, use um estabilizador de voltagem, ou preferencialmente, um no-break. O sistema de ventilação do gabinete O calor é bastante prejudicial ao computador. É preferencial, apesar de não ser estritamente necessário, usar ar condicionado. De um modo geral, quando a temperatura ambiente é mais baixa, também será mais baixa a temperatura no interior do gabinete, e em conseqüência, menos quentes ficarão os chips e o disco rígido. Existem entretanto outras providências que devem ser tomadas, contribuindo para reduzir mais ainda a temperatura interna do gabinete. Com essas providências, podemos até mesmo dispensar o uso do ar condicionado. Sem essas providências, mesmo o ar condicionado pode não garantir o resfriamento adequado. 40-22 Hardware Total Todos os computadores possuem um sistema de ventilação. O ventilador está localizado na fonte de alimentação, e a sua saída de ar fica na parte traseira do gabinete. O ventilador puxa o ar de dentro do computador. O ar sai pela parte traseira do gabinete. Como este ar quente está sempre sendo empurrado para trás do computador, o ar frio entra continuamente pelo gabinete, por todas as suas fendas. Desta forma, este sistema evita o aquecimento dos componentes. O ar quente terá dificuldade para sair quando a parte traseira do computador fica muito próxima a uma parede ou móvel. Mantenha livre uma distância de no mínimo 15 centímetros entre a parte traseira do computador e a parede ou móvel eventualmente localizado atrás do computador. Fendas localizadas na parte traseira do gabinete funcionam como entradas de ar. Se existirem muitas fendas na parte traseira, será menor a quantidade de ar que entrará pela parte frontal do gabinete. Desta forma, menos ar frio passará sobre o processador e o disco rígido. Para evitar este efeito, mantenha as fendas da parte traseira do computador fechadas, na medida do possível (exceto a saída de ar do ventilador, é claro). Existem na parte traseira do gabinete, 8 fendas correspondentes às posições reservadas para placas de expansão. Por elas temos acesso à parte traseira das placas de expansão. Quando um slot está vazio, não devemos deixar a fenda correspondente aberta, e sim tampada através de lâminas apropriadas que acompanham o gabinete. Outras fendas eventualmente existentes podem ser fechadas com uma etiqueta adesiva. Desta forma entrará mais ar pela parte frontal do gabinete, melhorando a eficiência do sistema de ventilação. A arrumação dos cabos é uma boa providência. Os cabos flat existentes no interior do computador são razoavelmente largos, e tendem a atrapalhar o fluxo de ar. Em média existem 3 cabos flat: um para o disco rígido, um para os drives de disquete e outro para o drive de CD-ROM. Em geral ficam embaralhados por serem mais longos que o necessário, funcionando como obstáculos ao fluxo de ar. Para resolver o problema é preciso organizar os cabos flat, prendendo-os de forma que não fiquem no caminho do fluxo de ar. Fiação elétrica Tomadas e extensões inadequadas, fios desorganizados sob a mesa do computador, fios muito esticados ou fios muito longos estendidos de qualquer forma sobre o chão podem ser um perigo constante. O espaço sob a mesa do computador deve ficar livre, e não ocupado por um emaranhado Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-23 de fios e cabos. O grande perigo é que a qualquer instante o usuário pode tropeçar em um desses fios, causando até mesmo a queda do computador, monitor ou impressora. Outro problema é que ao simplesmente esbarrar com os pés em uma tomada, esta pode ser desligada momentaneamente, e o computador ser repentinamente desligado. Os resultados vão desde erros físicos no disco rígido à perda total do trabalho em andamento. A partir da tomada de força existente na parede, ligue um estabilizador de voltagem ou filtro de linha. Use um filtro de linha adicional caso os cabos de força fiquem muito esticados ao serem ligados no estabilizador ou no primeiro filtro. Quando os cabos ficarem muito longos, enrole a parte excedente para que não fiquem espalhados pelo chão. Para facilitar a organização dos cabos que partem da traseira do computador, você pode adquirir organizadores de cabos, encontrados em algumas revendas de informática. Tratam-se de suportes que são presos na mesa, sobre os quais existem guias para fixação dos cabos. Desta forma os cabos ficam mais organizados e menos espalhados sobre o chão. Computador no chão Muitos usuários são tentados a manter o computador no chão, deixando assim, mais espaço livre na mesa de trabalho. Esta é uma das vantagens dos gabinetes tipo torre. Tome cuidado, pois este procedimento não é nada recomendável quando o chão é forrado por carpete ou tapete. A quantidade de poeira próxima ao chão é muito grande. Até quando uma pessoa anda pelo carpete, um pouco de poeira é levantada para o ar. Esses computadores tendem a ficar muito mais empoeirados internamente que os que ficam instalados sobre mesas. Por outro lado, é seguro manter o computador no chão desde que o piso seja de algum material que não acumule poeira (tacos, pedra, piso sintético) e que esteja sempre limpo. Conectores não utilizados Conectores não utilizados podem ser protegidos contra curto-circuitos. Por exemplo, em muitos PCs, alguns conectores da fonte de alimentação ficam sem uso. Este conector pode acidentalmente tocar sua parte metálica sobre os circuitos de alguma placa, causando um pequeno curto-circuito que resulta na danificação de componentes. Esses conectores não podem ser cobertos diretamente por nenhum tipo de fita, pois a cola gruda em seus contatos impossibilitando seu uso no caso de uma futura conexão. Nesses casos procede-se da seguinte forma: 40-24 Hardware Total 1) Coloca-se uma pequena tira de papel ou plástico cobrindo o contato a ser protegido. 2) A seguir coloca-se, preferencialmente, fita durex para prender a tira de papel (figura 5) Se você não quiser ter este trabalho, pelo menos prenda os cabos sem uso de tal forma que não fiquem soltos, com risco de tocar nas placas e causar um curto-circuito. Figura 5 Protegendo conectores contra curtocircuitos. Aperte os chips e conectores Chips encaixados em soquetes podem, com o passar dos meses, serem lentamente desencaixados espontaneamente. Este imperceptível movimento pode ocorrer por dois motivos: Vibração – A vibração causada pelos diversos motores existentes em um PC (motores dos ventiladores, dos drives, do disco rígido, dos drives de disquete e drive de CD-ROM) podem fazer com que os chips, ao vibrarem de forma quase imperceptível em seus soquetes, sejam lentamente afrouxados ao longo dos meses. Dilatação térmica – Quando o PC é ligado, a corrente elétrica que passa pelos chips provocará um pequeno aumento de temperatura. Isso fará com que os chips sejam discretamente dilatados. Quando o PC é desligado, os chips esfriam e encolhem. Esses ciclos de aumento e diminuição de tamanho que ocorrem diariamente fazem com que os chips tendam a ficar frouxos em seus soquetes. O resultado do afrouxamento é o inevitável mau contato. Para evitar este problema, sempre que você abrir o computador para fazer uma limpeza semestral ou anual de contatos, ou então quando abrir para instalar alguma placa de expansão, aproveite para reapertar todos os chips que são encaixados em soquetes (o BIOS, por exemplo). Faça o mesmo com todos os conectores de cabos. Não precisa fazer isso toda vez que você abrir o computador, mas faça-o pelo menos uma vez por ano para evitar problemas. Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-25 Rotina de check-up Certos usuários nunca realizaram e nunca realizarão um check-up em seus computadores. Outros são extremamente cautelosos e realizam até mesmo check-ups diários. Em algum lugar entre esses dois extremos está o que é considerado seguro e sem ocasionar demasiada perda de tempo com testes. Sugerimos adotar o seguinte procedimento: Diariamente Testar a memória. Isto pode ser feito, simplesmente deixando que o BIOS teste a memória inteira, o que ocorre na contagem de memória realizada no instante em que o computador é ligado. Para isto, devemos deixar a opção ABOVE 1 MB MEMORY TEST, caso exista no CMOS Setup, habilitada. O usuário deve deixar que o memória seja testada até o fim, bastando para tal não pressionar a tecla ESC durante o teste da memória. Semanalmente Realizar um check-up normal. Podem ser usados programas como o Checkit, NDIAGS, PC-Check ou PC-Certify. Nesse check-up semanal não é necessário executar testes rigorosos. É apenas recomendável que seja executado um boot limpo para testar corretamente a memória e o disco rígido. Lembre-se que para testar corretamente a memória, deve ser desabilitada a memória cache através do CMOS Setup. Que sejam perdidos 15 minutos semanais com esses testes, vale muito a pena. Mensalmente Realizar um check-up rigoroso, usando um programa de diagnóstico. Esses programas possuem, sobretudo nos testes de memória e do disco rígido, opções mais rigorosas (e mais demoradas) e menos rigorosas (e mais rápidas). Esta é a hora de usar os testes com maior rigor. Uma ou duas horas perdidas nesses testes não farão diferença dentro de um mês, e valerão muito a pena. Cuidados com os drives de disquetes Podemos afirmar com muita certeza que os drives de disquetes são um ponto fraco do computador. São sujeitos a diversos problemas de ordem mecânica, além de sujeira que se acumula nas cabeças de leitura e gravação e em suas partes móveis. Devemos tomar cuidados especiais para que os drives funcionem de forma confiável. 40-26 Hardware Total A figura 6 mostra o aspecto simplificado de uma cabeça de leitura e gravação. Na verdade são duas cabeças iguais, uma de cada lado do disquete. A cabeça permanece o tempo todo em contato com a superfície do disquete. Quando o disquete gira (apenas nas operações de leitura e gravação) existe atrito entre o disquete e a cabeça. Esse atrito, ao longo do tempo, provoca dois problemas: 1) desgaste do disquete 2) sujeira nas cabeças Figura 6 Superfície de um disquete e uma cabeça de leitura e gravação Infelizmente esses dois problemas são males necessários. O atrito entre a cabeça e o disquete é necessário, do contrário não seria possível realizar leituras e gravações. A poeira que entra no drive é uma conseqüência direta do fato do disquete ser um meio de armazenamento removível. Devemos tomar as devidas precauções para que esses efeitos negativos sejam minimizados. A superfície magnética do disquete não é uniforme, e sim, formada por um material adesivo impregnado de partículas magnéticas. Esse material adesivo é lentamente removido do disquete devido ao atrito, e passa a ficar agregado à cabeça. Esse efeito ocorre mesmo com disquetes novos. Os disquetes de melhor qualidade têm esse efeito muito reduzido, enquanto disquetes de qualidade inferior sofrem um desgaste muito mais acelerado. O disquete dura menos e a cabeça fica suja mais depressa. 40-27 Capítulo 40 – Manutenção preventiva Figura 7 Sujeira nas cabeças e deterioração da superfície magnétioa. Existe ainda o problema do envelhecimento do disquete. Quando o disquete está para completar cinco anos de idade, a camada de adesivo que agrega as partículas magnéticas tende a se "esfarelar", aumentando ainda mais a sujeira na cabeça e colocando em risco os seus dados gravados nesses disquetes (figura 7). O melhor procedimento no caso é usar disquetes de boa qualidade e evitar o uso de disquetes velhos. A diferença entre o preço de um disquete "baratinho" e de um disquete de boa qualidade é muito pequena para justificar a economia. Disquetes de qualidade inferior apresentam um desgaste muito maior. Sua camada magnética é rapidamente desgastada, causando perigo aos dados e excesso de sujeira na cabeça. Aconselhamos o uso de disquetes das seguintes marcas: Basf Sony Dysan Maxwell 3M Fuji Memorex IBM TDK JVC Outro problema sério é o uso de disquetes velhos. Os disquetes têm uma vida útil de, em média, 5 anos, mas existem usuários que utilizam disquetes com mais de 10 anos de idade! O uso de disquetes velhos ocasiona a perda dos dados gravados, e uma maior quantidade de sujeira nas cabeças de leitura e gravação. Cabeças sujas, por sua vez, fazem com que novos dados gravados em outros disquetes apresentem erros, mesmo em disquetes novos. Toda vez que você comprar disquetes, use uma caneta para retroprojetor (à venda em papelarias) para escrever em cada disquete, a data de compra. O ideal seria escrever a data de fabricação, mas na maioria das vezes o fabricante não coloca esta informação na embalagem. Você pode supor, com muita segurança, que os disquetes são novos, e foram vendidos pouco tempo após sua fabricação. A data não deve ser anotada sobre a etiqueta, e sim, sobre o corpo do disquete. Utilize então os disquetes da seguinte forma: Idade do disquete Aplicação 40-28 de 0 até 2 anos incompletos de 2 anos até 5 anos incompletos 5 anos Hardware Total Esses são os disquetes considerados novos. Você deve usá-los no dia a dia, para fazer leituras e gravações freqüentes, backup, enviar dados e programas para outros usuários, etc. Esses disquetes ainda são considerados confiáveis, mas não devem ser usados para operações muito freqüentes. Podem ser usados para a gravação de dados que permanecerão muito tempo sem serem regravados. Por exemplo, podem ser usados para fazer backup de um software que você adquiriu. Esse backup ficará guardado e não será mais regravado. Quando um disquete completa 5 anos, deve ser jogado no lixo. Se o disquete contém dados importantes, deve ser copiado para um disquete mais novo e jogado fora. Depois desta cópia, devemos limpar as cabeças do drive. Não use disquetes velhos. Esses disquetes já estão com sua camada magnética em processo de esfarelamento e não vão suportar serem acessados muitas vezes. Não fique com pena de jogar o disquete no lixo. Levando em consideração o preço do disquete e o fato de que ele já lhe foi útil por 5 anos, não se deve ter nenhuma pena em trocar os disquetes velhos por novos. Existem outros agentes causadores de sujeira nas cabeças dos drives, além do atrito com os disquetes. A poeira, a umidade, a fumaça do cigarro e a gordura são inimigos do computador, inclusive das cabeças dos drives. A sujeira na cabeça faz com que seja diminuída a intensidade do sinal magnético lido, o que normalmente um drive consegue tolerar até certo ponto. Quando a sujeira é muita, começam a ocorrer os erros de leitura e gravação. Felizmente a limpeza das cabeças elimina, não apenas a sujeira causada pelo desgaste do disquete, mas também aquela causada pela poeira, gordura e fumaça do cigarro. A forma mais fácil de limpar a cabeça de leitura e gravação dos drives é com o uso de disquetes de limpeza (figura 8). São encontrados nas lojas de suprimentos para informática. É um disquete feito de um material abrasivo que realiza um leve "polimento" nas cabeças. A maioria dos kits de limpeza é composto de um disquete de limpeza e um frasco com álcool isopropílico. A utilização do kit de limpeza é muito fácil e rápida. Coloca-se um pouco do isopropanol sobre o disquete, insere-se no drive para que o mesmo realize um acesso de cerca de 5 a 10 segundos. Alguns colocam o disquete no drive e usam o comando "DIR", para que seja feito o acesso. Obviamente não existe nada gravado no disquete de limpeza. Este será acessado durante alguns segundos até que o sistema desiste e coloca uma mensagem de erro de leitura. 40-29 Capítulo 40 – Manutenção preventiva O excesso de uso desse disquete pode, após alguns anos, causar o desgaste prematuro das cabeças do drive, já que funciona como uma espécie de lixa. Não exagere no seu uso. Ao invés de limpar semanalmente, como muitos aconselham, limpe uma vez por mês. Se você faz pouco uso de disquetes, limpe as cabeças do drive a cada 6 meses, mas se nessas poucas ocasiões você tem que acessar disquetes velhos, faça a limpeza com maior freqüênica, pois eles podem sujar as cabeças. Da mesma forma, ao invés de fazer acessos demorados, acesse o disquete de limpeza durante 5 ou 10 segundos apenas. Figura 8 Kit de limpeza para drives de disquetes. Se você quiser fazer a limpeza de uma forma ainda mais criteriosa e segura, faça o seguinte: 1) Mensalmente você deve submeter seu drive a algum programa de teste de drives. Nesse teste deve ser usado um disquete novo, para que você não fique na dúvida em caso de erros, sem saber se a culpa é do drive ou do disquete. Podem ser usados os programas de diagnóstico para fazer este teste. 2) Com esses programas, execute cerca de 5 minutos de testes com o drive. Se não for apresentado nenhum erro, seu drive está muito bem. Não precisa limpar as cabeças. 3) Se forem apresentados erros, realize a limpeza das cabeças. 4) Após a limpeza, repita o teste de leitura. Se o problema realmente era causado pela sujeira, os erros terão desaparecido. 40-30 Hardware Total 5) Se os erros não desaparecerem, o problema do drive é mais sério. Experimente fazer uma limpeza mais longa, mas se não resolver, desista. Seu drive pode estar desalinhado, e provavelmente precisará ser substituído. Um defeito que ocorre nos drives que é muito conhecido e muito temido pelos usuários é o chamado desalinhamento. Não é possível a um usuário comum, sem conhecimentos de eletrônica e mecânica, e sem os equipamentos adequados, fazer o alinhamento do seu próprio drive. O alinhamento deve ser realizado em empresas especializadas. O que o usuário pode fazer é cuidar bem do seu drive de forma a evitar o desalinhamento. Como atualmente os drives de disquetes são muito baratos, não vale mais a pena mandar alinhar um drive. Protegendo o computador da poeira A poeira é muito prejudicial ao PC. Pode ser a causadora de vários defeitos sérios:      Mau contato nos conectores e nos soquetes dos chips Defeitos mecânicos nos drives de disquetes Erros de leitura, ao sujar as cabeças dos drives Mau contato no teclado Problemas mecânicos na impressora Felizmente todos esses problemas podem ser evitados com uma manutenção preventiva adequada. Basta adotar as seguintes medidas: 1) Uso de capas plásticas 2) Limpezas semestrais ou anuais A capa plástica pode ser adquirida em lojas de suprimentos de informática. Devem ser adquiridas capas para o gabinete, monitor, teclado e impressora. É importantíssimo que a capa seja plástica. Não serve a capa de tecido, pois acumula muita poeira e deixa passar a umidade para o computador. Também não devem ser usadas capas de tecido revestido por plástico, já que também acumula poeira. A capa deve ser 100% de plástico, nada de tecido. Enquanto o PC não estiver ligado as capas devem ser colocadas. Isso reduz drasticamente a quantidade de poeira no interior do equipamento. Muitos pensam que a maior parte da poeira entra quando o computador está ligado, pois quando está desligado não existe o sistema de ventilação puxando o ar. Isso é errado, pois mesmo sem a entrada de ar causada pelo Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-31 sistema de ventilação, a poeira fica sempre viajando pelo ar, tentando se distribuir de maneira uniforme. Quando o computador é desligado e a ventilação para, a poeira do seu interior é depositada sobre seus circuitos. Isso faz com que o ar do interior do computador fique com menos poeira. Imediatamente as partículas de poeira do ambiente passam a entrar por todas as frestas existentes no gabinete. Basta observar o interior de um aparelho de televisão. A televisão não possui sistema de ventilação e mesmo assim fica muito empoeirada internamente. A poeira não precisa de convite para entrar. Qualquer fresta ou orifício é suficiente para que seja estabelecido um fluxo de poeira que se acumula no interior do equipamento. A capa plástica é a única forma de cortar este fluxo. Ao contrário do que muitos pensam, não é necessário esperar alguns minutos com o computador desligado antes de colocar as capas. Podem ser colocadas imediatamente, logo após o desligamento. As capas devem ser limpas semanalmente, por dentro e por fora, com um pano ligeiramente úmido. O mesmo deve ser feito com a parte externa do gabinete, teclado, impressora, monitor e com a mesa onde o computador está instalado. Mesmo com o uso da capa plástica, uma certa quantidade de poeira ainda entra no computador, nos períodos em que o equipamento está ligado. Não podem ser usadas capas com o computador ligado, o que causaria um superaquecimento dos seus componentes. Portanto, a capa plástica não impede totalmente que a poeira entre no computador, pois a poeira entrará nos períodos em que estiver ligado. Esta poeira precisa ser regularmente limpa. Você mesmo pode fazer esta limpeza, a cada 6 meses, ou mesmo a cada 12 meses. É claro que para isto é preciso saber desmontar e montar novamente o computador, coisa que já foi ensinada neste livro. A capa plástica ideal é aquela que cobre o computador por todos os lados. Infelizmente existem no mercado muitas capas plásticas para gabinetes tipo "torre", que são totalmente abertas na parte traseira. A razão disso, segundo as confecções, é para que a capa não atrapalhe os fios que estão conectados na parte traseira do computador. A verdade é que, com a parte traseira do computador totalmente aberta, haverá um grande fluxo de poeira e umidade entrando no computador. Se você não acredita, experimente abrir um saco de biscoitos, deixando-o aberto por uma noite inteira. No dia seguinte, todos os biscoitos estarão moles devido à umidade, e não apenas o que estava exposto (por que não foi acreditar em mim, você estragou os biscoitos!). Capas plásticas que deixam a parte traseira do computador aberta servem apenas para evitar que o exterior do computador fique empoeirado. Caso você não esteja encontrando uma capa que cubra também a parte traseira 40-32 Hardware Total do computador, o jeito é comprar duas capas e costurar ou colar uma na outra para que a parte traseira fique também vedada. Uma outra dificuldade é encontrar capas para gabinetes torre tamanho médio (midi tower) e grande (full tower), já que os gabinetes mini-torre são predominantes. Se você tiver dificuldades, uma boa solução é contratar os serviços de uma costureira. Protegendo o computador da umidade Além de poeira, a umidade é uma grande causadora de maus contatos. Um computador pode apresentar defeitos após um ou dois anos de uso caso não sejam tomadas as devidas providências. A mistura de poeira com umidade é ainda mais nociva para o computador. Substâncias existentes na poeira, como o enxofre, produzem acidez ao entrarem em contato com a umidade. A poeira ácida pode provocar defeitos no computador em uma questão de alguns meses. Já vimos o que fazer para proteger o computador contra a poeira. Agora veremos o que fazer em relação à umidade. Trata-se de um problema muito sério em regiões litorâneas ou florestais. Para combater a umidade são usadas as seguintes armas:    Capas plásticas Sílica Gel Limpezas anuais com spray limpador de contatos A capa plástica, além de proteger o computador da poeira, protege também da umidade. Além disso é necessária para que a ação da sílica seja eficaz. A sílica é uma substância sólida, com o aspecto similar a areia branca. Também pode ser encontrada na forma de pequenas pedras azuis, do tamanho de grãos de arroz. Possui a propriedade química de atrair para si toda a umidade ao seu redor (é uma substância higroscópica). Normalmente produtos sensíveis à umidade possuem em suas embalagens um pequeno saquinho com sílica. É o caso de câmeras fotográficas, material de uso hospitalar e placas eletrônicas. A sílica pode ser adquirida em casas de material químico. No Rio de Janeiro é encontrada na Casa B. Herzog (rua Miguel Couto, 131 tel.: (021)233-7060). A Herzog também vende através dos correios, enviando a sílica para todo o Brasil. Pode ser adquirida em embalagens de vários tamanhos: 120 gramas, 500 gramas e até 1 kg. 120 gramas é uma quantidade suficiente para um computador, teclado, gabinete e impressora, mas você pode adquirir pacotes de 500 ou 1000 gramas para dividir entre vários computadores. 40-33 Capítulo 40 – Manutenção preventiva Figura 9 Colocando a sílica em saquinhos de papel poroso. A quantidade mínima recomendada de sílica é 1 quilo para cada metro cúbico de ar do recipiente a ser protegido. Usando as medidas típicas de um gabinete de PC (50 cm x 40 cm x 15 cm) determinamos seu volume: 0,5 m x 0,4 m x 0,15 m = 0,03 metro cúbico, o que indica que são necessários 30 gramas de sílica. Podemos dividir o saquinho de sílica em três partes iguais para o gabinete, monitor e impressora. Podemos usar uma quarta porção bem menor para proteger o teclado. Façamos então 4 pacotes de sílica. Os pacotes devem ser feitos de papel poroso, como um guardanapo ou coador de café, ambos de papel. Não devem ser usados sacos plásticos, pois o plástico isolaria a sílica do ambiente, impedindo a sua ação. Os pacotes devem ser embrulhados e fechados com cola. Poderia ser usada a fita durex para fechar os saquinhos, mas em muitos casos a fita se desprende com o tempo, espalhando sílica no interior do computador. A casa Herzog comercializa um pacote com 100 gramas, no qual existem 4 saquinhos de 25 gramas cada. 40-34 Hardware Total Figura 10 Os saquinhos de sílica de B. Herzog. Os saquinhos devem ser colocados no interior do gabinete, do monitor, da impressora e do teclado, como mostra a figura 11. Devem ser presos com uma fita adesiva bem firme em um local qualquer, desde que seja longe da fonte e longe dos circuitos e do disco rígido, pois o calor faz a umidade ser expulsa da sílica. Figura 11 Colocando os saquinhos com sílica no computador. O ideal é colocar os saquinhos de sílica presos no interior do gabinete, do monitor, do teclado e da impressora. Entretanto, muitos usuários não têm intimidade suficiente com o hardware para abrir o equipamento e instalar a sílica. Neste caso, duas soluções podem ser tomadas. A melhor delas é contratar um técnico de confiança para colocar a sílica no interior do equipamento. Este técnico poderia fazer uma visita semestral para trocar (ou reciclar) a sílica, limpar a poeira e fazer uma limpeza geral de contatos, de 6 em 6 meses. Uma outra solução que não é tão boa, mas é aceitável, é simplesmente não colocar a sílica no interior dos equipamentos, e sim, presos estrategicamente em sua parte externa. Por exemplo, os saquinhos de 40-35 Capítulo 40 – Manutenção preventiva sílica podem ser presos na parte lateral da base do monitor, na parte traseira do gabinete, na parte traseira da impressora e na parte traseira do teclado. Ao serem colocadas as capas plásticas sobre o equipamento, a sílica passa a absorver a umidade, com uma intensidade quase igual à da sílica que estaria colocada no interior dos equipamentos. Quando o computador está ligado, a sílica passa a absorver a umidade ao seu redor. Boa parte da umidade que atacaria as placas fica agregada à sílica. Quando o computador é desligado e é colocada a capa plástica, a umidade continua a ser absorvida até que desaparece quase totalmente. A umidade continua a entrar por baixo das capas plásticas, mas em uma quantidade muito pequena. A figura 12 compara a quantidade de umidade em três computadores: (A) sem capa e sem sílica; (B) sem capa e com sílica; (C) com capa e sílica. As setas indicam a entrada de umidade. Os pontos representam a concentração de umidade no ar. Como podemos ver, o uso de sílica sem as capas plásticas não traz quase proteção alguma ao equipamento. O único computador da figura 12 que está realmente protegido é o (C), onde são usadas simultaneamente a sílica e as capas plásticas. Figura 12 A ação da sílica e da capa plástica. Depois de alguns meses a sílica fica saturada. Isto significa que absorveu tanta umidade que já não funciona mais. Quando isso acontece, a sílica branca passa a ficar amarelada, e a sílica azul fica rosada. Normalmente isso ocorre depois de alguns meses. Em locais onde a umidade relativa do ar é muito grande (onde chove muito, orla marítima, regiões florestais), a saturação ocorre antes, por exemplo, em 3 meses. Uma vez saturada, a sílica deve ser substituída por nova ou reciclada. Para fazer a reciclagem, coloca-se toda a sílica em um recipiente de vidro usado para assar alimentos no forno. Liga-se o forno médio e uma vez quente coloca-se a sílica no recipiente de vidro, deixando a porta do forno ligeiramente aberta para que a umidade 40-36 Hardware Total saia. O calor fará com que a água acumulada evapore totalmente. A sílica volta a ter sua cor original e está pronta para mais alguns meses de uso. Esse processo pode ser repetido a cada 6 meses, ou seja, você compra a sílica uma vez e passa a usar por anos seguidos. Infelizmente a sílica não consegue eliminar 100% da umidade que incide sobre o computador. Uma pequena quantidade ainda sobra e ataca os contatos elétricos. A diferença é que, com o uso da sílica e capas plásticas, ao invés de surgir mau contato depois de 2 anos, surgirá depois de 5 anos ou mais. Para melhorar mais ainda a situação e fazer com que o mau contato causado pela umidade nunca ocorra, deve ser feita semestralmente ou anualmente uma limpeza geral de contatos. Desmonta-se o computador, realiza-se a eliminação da poeira e usa-se o spray limpador de contatos para limpar conectores, soquetes, "pernas" de chips, teclado, etc. Cuidados com o monitor Os maiores cuidados que devem ser tomados com o computador são a proteção contra a poeira e a umidade, o uso de uma boa rede elétrica, evitar o "liga-desliga" excessivo e desligar o equipamento antes de fazer conexões e desconexões. Esses cuidados se aplicam para todos os seus dispositivos e periféricos, como monitor, teclado, mouse, scanner, impressora, etc. Além desses cuidados gerais, alguns cuidados específicos devem ainda ser tomados com cada dispositivo. Vejamos então quais são esses cuidados, começando pelo monitor. Os monitores aquecem muito, já que trabalham internamente com tensões bem elevadas. A maioria dos monitores de 14” consomem cerca de 100 watts, enquanto os modelos de 17” chegam perto dos 150 watts. Já os velhos monitores monocromáticos de 14” consomem bem menos, raramente ultrapassando os 30 watts. Devido a este aquecimento, a parte traseira do monitor deve estar bem ventilada. Isto não significa que deva ser colocado um ventilador, mas deve ser evitado colocar o monitor em locais onde o ar fique represado, cercado por paredes laterais e prateleiras superiores. O ar quente deve ter livre acesso para subir, dissipando o calor gerado pelo monitor. Muito cuidado deve ser tomado, pois alguns usuários "talentosos" usam produtos químicos diversos para limpar a tela. Alguns usam álcool puro, outros usam detergentes fortes, com amoníaco. Para limpar a tela, use um pano limpo, umedecido com uma mistura de água com um pouco de álcool. 40-37 Capítulo 40 – Manutenção preventiva Use um pano umedecido nesta solução para limpar as partes externas do monitor. Existe um produto de limpeza chamado LIMPLEX, próprio para limpar a parte externa de computadores, monitores, impressoras e equipamentos de informática em geral. Pode ser encontrado em lojas de suprimentos para informática. Figura 13 Pasta LIMPLEX para limpeza de computadores. Outra providência muito importante para a saúde do monitor é evitar o brilho excessivo. Um brilho moderado resultará em uma vida mais longa para o tubo de imagem do monitor. Com muito brilho, a imagem perderá qualidade, passando a apresentar cores pálidas dentro de poucos anos. Lembre-se que ao contrário do PC, que em geral é substituído a cada 2 ou 3 anos, um monitor é utilizado durante um período muito maior, e devemos cuidar bem dele. Um outro efeito negativo sobre a tela é a exibição de imagens estáticas por longos períodos de tempo. Isto faz com que as imagens exibidas por muito tempo fiquem marcadas permanentemente na superfície da tela, além de apresentar cores pálidas e de baixo contraste. Para que isto não aconteça, devemos usar programas que apagam ou escurecem a tela em períodos de inatividade. Esses programas são chamados de screen savers (economizadores, ou protetores de tela). Ao detectarem um período de alguns minutos de inatividade no teclado e no mouse, esses programas passam a apresentar imagens em movimento, o que evita a deterioração da tela. Dentro do Windows existem diversos protetores de tela que podemos utilizar. Os melhores protetores de tela são aqueles que deixam a tela quase totalmente preta, com algum tipo de figura obrigatoriamente em movimento. Quanto maior for a área da tela mantida escura, melhor será a economia do tubo de imagem. Certos protetores não apresentam telas escuras, e sim, supercoloridas, com cores berrantes. Esses programas não economizam a tela, mas fazem que seu desgaste seja pelo menos uniforme, evitando 40-38 Hardware Total manchas escuras na imagem, mas não evita que as cores se tornem pálidas com o passar dos anos. Figura 14 Protetores de tela inadequados. A figura 15 mostra alguns protetores de tela não recomendáveis. O labirinto 3D não deixa a tela descansar, mas pelo menos a desgasta por igual. Os outros três protetores são piores, porque deixam imagens estáticas na tela. Figura 15 Bons protetores de tela. Os protetores mostrados na figura 15 são considerados ideais. A tela fica quase toda escura, e as partes que não são pretas permanecem em movimento constante. Um outro bom protetor de tela é o “Objetos voadores”, também chamado de Starfield Simulation, no qual temos a tela toda preta e uma seqüência de estrelas, como se vistas por uma nave espacial. Esses protetores têm a vantagem de, além de economizarem a tela, resultarem também em economia de energia. Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-39 Finalmente, a economia da tela pode ser também feita à moda antiga. Há anos atrás, quando não existiam os protetores de tela, o usuário simplesmente atuava sobre o botão de brilho do monitor, escurecendo a imagem. Este procedimento pode ser perfeitamente utilizado, e a economia que proporciona é ainda maior que a dos protetores de tela. O único cuidado a ser tomado é que algumas pessoas, ao verem a tela totalmente escura, pensam que o computador está desligado, o que pode, algumas vezes causar pequenos transtornos. Por exemplo, certa vez um usuário comandou a saída de uma longa listagem, diminuiu totalmente o brilho da tela e foi fazer um lanche. Seu amigo, ao ir embora, viu a tela apagada e pensou que o computador estava desligado. Desligou então o estabilizador de voltagem, causando o desligamento do computador e a parada da listagem. Cuidados com o teclado A proteção do teclado contra a poeira e a umidade é feita através de uma capa apropriada, conforme já foi abordado neste capítulo. Outros cuidados porém devem ser tomados com o teclado, para prolongar sua vida útil: a) Não comer e nem beber perto do teclado. É comum o caso de usuários desastrados que deixam cair café sobre o teclado. Outros deixam cair, por exemplo, farelos de biscoito. b) Pressionar as teclas com educação. Alguns usuários, talvez ansiosos ou irritados com o computador, batem com muita força ao pressionar as teclas. c) Evitar flexionar demais o cabo do teclado. Alguns usuários têm o triste hábito de mudar o teclado de lugar a todo instante, colocando-o sobre o colo, depois de volta na mesa, depois chegam o teclado para o lado para abrir espaço na mesa. Isso tudo resulta em flexionamento excessivo do cabo do teclado, o que provoca mau contato devido ao rompimento de fios. d) Se você é adepto dos jogos, ou tem um computador doméstico e filhos que gostam de jogar, considere seriamente a possibilidade de comprar um joystick para o seu computador. Além de ser muito melhor para jogar que o teclado, o joystick evitará que o teclado seja estragado devido aos maus tratos que normalmente sofrem durante os jogos, principalmente os de luta e combate. e) Quando for realizada uma limpeza de poeira no seu computador, deve ser também feita uma limpeza no teclado. Esta limpeza pode ser feita, por 40-40 Hardware Total exemplo, uma vez por ano. O teclado deve ser aberto, suas teclas devem ser todas retiradas e a poeira e sujeiras devem ser limpos com um pincel seco ou mini-aspirador. Cuidados com o mouse O maior inimigo do mouse é também a sujeira, mas seus botões também podem ser danificados por usuários descuidados. Os cuidados a serem tomados são os seguintes: a) Os botões do mouse devem ser apertados com educação. Alguns usuários apertam os botões com violência, danificando-os a curto prazo. b) A maioria dos jogos podem ser comandados pelo mouse. No caso de jogos de estratégia, não há nada de mal nisso, mas em jogos de ação, onde os botões do mouse são usados, por exemplo, para atirar, o mouse terá seus botões danificados em pouco tempo. c) A superfície onde o mouse é movimentado deve estar sempre limpa e isenta de poeira. O mouse tem uma tendência muito grande de captar poeira através de sua esfera, o que resulta em falhas no seu funcionamento. d) Na ocasião da limpeza de poeira, a esfera do mouse deve ser retirada e limpa, inicialmente com um pano seco e isento de sujeira, e depois, lavada com água morna. A esfera não deve ser limpa com produtos de limpeza, mesmo aqueles que se dizem neutros. Use apenas água morna. Dentro do mouse existem rodinhas que são movidas pela esfera. Essas rodinhas sempre acumulam sujeira, e também devem ser limpas com uma pinça. É também muito bom abrir o mouse para eliminar a poeira do seu interior, com a ajuda de um pincel ou míni-aspirador. Cuidados com o scanner O scanner de mesa deve ser protegido por uma capa plástica e pela sílica gel, assim como ocorre com as impressoras. O scanner manual deve também estar protegido contra a poeira. Se uma pequena partícula de poeira entra nesse scanner e é depositada no espelho que reflete a imagem para o sensor ótico, as figuras capturadas pelo scanner apresentarão linhas verticais escuras. Enquanto o scanner manual não estiver em uso, é altamente recomendável que fique dentro de um saco plástico bem vedado, protegendo-o da poeira. ///////// FIM ////////// Capítulo 40 – Manutenção preventiva 40-41 Este capítulo é igual ao do hardware total (Manutenção preventiva), até o item “Cuidados com o scanner”, inclusive. Do item “cuidados com a impressora” em diante, foi tudo retirado. /////////// FIM ////////////// Capítulos 41 e 42 Manutenção corretiva Trocar e testar Esta é uma das técnicas de manutenção mais simples, e que podem ajudar a resolver rapidamente grande parte dos problemas. Pode ser usado em laboratórios, onde existem peças sobressalentes para testes, ou então em locais onde existem vários computadores. Quando alguma coisa está errada, podemos suspeitar de determinadas peças do computador. Por exemplo, se um drive de CD-ROM apresenta erros, o problema pode estar no próprio drive de CD-ROM, ou no cabo flat, ou na interface IDE na qual o drive está ligado. Muitos esquecem, mas a fonte de alimentação também pode ser a causadora de vários problemas, caso não esteja fornecendo as tensões corretas. Neste exemplo do drive de CD-ROM, o método do troca-troca consiste em instalar o drive de CD-ROM problemático no lugar de outro drive de CDROM que estiver funcionando. Se o drive de CD-ROM problemático continuar apresentando o mesmo problema, significa que ele é o culpado. Da mesma forma, se este drive funcionar bem no outro computador, então o drive está bom, e o defeito está em outro componente. Usar o troca-troca é fácil, desde que o usuário ou técnico conheça bem o hardware do PC. Por exemplo, precisa saber que um drive de CD-ROM precisa ser configurado como Master ou Slave. Ao instalar o drive no outro computador, é preciso programar corretamente este jumper. Sem cuidados como este, o drive de CD-ROM em bom estado apresentaria problemas no outro PC, não por defeito, mas por erro de configuração. O troca-troca também pode ser feito de forma inversa. Ao invés de colocar um componente suspeito em outro computador, retiramos o componente 41-42--2 Hardware Total suspeito e instalamos no seu lugar um componente confiável. No nosso exemplo do drive de CD-ROM problemático, deveríamos retirá-lo e instalar no seu lugar, um outro em boas condições. Se este drive funcionar, fica caracterizado que o problema está no drive de CD-ROM suspeito. Se não funcionar, poderemos supor que o drive de CD-ROM problemático está bom, e que o defeito está em outro componente. Este método é igualmente válido, mas temos que tomar um cuidado extra. O que acontecerá se existirem na verdade dois componentes estragados? Digamos que a fonte de alimentação esteja defeituosa e tenha causado a queima do drive de CDROM. Esta fonte queimará também o novo drive. Como este novo drive não funcionará, já que será queimado, ficaremos pensando que o drive original está bom, o que pode não ser verdade. Por isso, o melhor método é colocar seletivamente os componentes suspeitos em um PC em boas condições. É preciso ter muito cuidado no caso particular da fonte. Quando uma fonte está fornecendo tensões acima dos valores corretos, todos os componentes do PC serão danificados. Portanto, antes de colocar uma peça boa em um PC problemático, é preciso ter certeza absoluta de que a fonte de alimentação está boa. Faça a medida dessas tensões utilizando um multímetro. Importante Antes de instalar novas peças em um PC, verifique primeiro se as tensões da fonte de alimentação estão com seus valores corretos. Nunca faça um teste de troca-troca com uma fonte de alimentação, retirando a fonte de um computador suspeito e instalando-a em um PC bom. Se a fonte estiver ruim poderá danificar todos os componentes do PC bom. Sintomas de defeitos comuns Vejamos agora alguns sintomas de problemas típicos que podem ocorrer com um PC. Para cada sintoma, indicaremos as causas prováveis e as suas soluções. 1) Tela escura, sem sons Você liga o computador e a tela fica apagada. Nenhum som é emitido pelo alto falante. Parece que o computador está completamente inativo. Faça o seguinte: Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-3 1) Cheque se o monitor está ligado e conectado corretamente 2) Verifique se a chave 110/220 na parte traseira da fonte está correta 3) Confira as conexões da fonte 4) Veja se as placas de expansão estão bem encaixadas nos slots 5) Verifique o cabo flat IDE 6) Teste a fonte 7) Verifique os jumpers da placa de CPU 8) Verifique as memórias 9) Desmonte o PC e monte-o por partes 10) Use uma placa de diagnóstico Monitor - A ausência de POST pode ter uma causa bastante simples, um erro grosseiro, mas também pode ser causada por um problema bastante sério. Comece verificando se o monitor está ligado e se seus cabos estão conectados. Se possível teste o monitor em outro computador. Placa de vídeo - A placa de vídeo pode estar defeituosa ou mal conectada. Quando a placa de vídeo não funciona, não aparece imagem no monitor, e o alto falante emite beeps para indicar o erro. Entretanto, também é possível que durante o teste da placa de vídeo realizado no POST, o BIOS apresente um travamento causado pela placa de vídeo defeituosa. Não conseguiria portanto informar o erro através de beeps. Verifique então se a placa de vídeo está encaixada corretamente. Depois de testar a fonte, você pode ainda experimentar colocar uma outra placa de vídeo no PC, apenas para efeito de teste. Observe que se a placa antiga estiver defeituosa, a nova placa enviará imagem ao monitor, você poderá executar um boot no modo MSDOS, mas a placa não funcionará corretamente no Windows, pois estará sendo usado o driver de vídeo da placa original. Conexão da fonte - Também é possível que a fonte de alimentação não esteja corretamente conectada na placa de CPU. Verifique se esta conexão está correta. Placas de expansão – Quando uma placa de expansão está mal encaixada pode causar travamentos quando o PC é ligado. Verifique se todas elas estão corretamente encaixadas nos seus slots. As placas devem ser aparafusadas no gabinete, caso contrário podem soltar com muita facilidade. Cabo flat IDE - Se o PC ficou com tela escura e inativo logo depois que você fez alguma alteração nas conexões dos dispositivos IDE, provavelmente 41-42--4 Hardware Total aí está a razão do problema. Você pode ter encaixado o cabo flat IDE de forma invertida, ou na interface IDE, ou em algum dos dispositivos IDE. Fonte - A fonte de alimentação é sempre suspeita em quase todas as anomalias que ocorrem em um PC. É preciso verificar se suas tensões estão dentro da faixa de tolerância permitida, e também se existe ripple. Processador - O processador pode estar programado com clocks errados, ou pode ter sido danificado por configuração de clocks e voltagens erradas, ou pelo fato do cooler ter parado ou ficado solto. Se o cooler estiver parado ou solto, é possível que isto tenha causado o superaquecimento do processador, danificando-o. Será preciso trocar o processador. A configuração de voltagem do processador é importantíssima. Quando um processador está programado com uma voltagem errada, ou não funcionará, ou travará depois de poucos minutos, ou então poderá ficar aquecido e queimar. Em PCs que utilizam overclock (processador operando com clock mais elevado que o permitido), o processador poderá ter queimado, ou simplesmente ter deixado de aceitar o clock elevado, devido ao desgaste. Confira portanto se o clock interno e o externo estão corretamente configurados. Memórias - Falha nas memórias também pode causar este problema. Quando existe pelo menos uma quantidade mínima de memória RAM em boas condições, o POST pode funcionar, pelo menos a ponto de emitir um código de beeps para indicar que a memória está ruim. Entretanto, quando não existe memória alguma disponível, o POST não consegue operar e o processador fica paralisado. Uma memória DRAM instalada no primeiro banco, ao estar mal encaixada, com mau contato, defeituosa, ou mesmo sendo do tipo errado (tempo de acesso inadequado, mistura de FPM com EDO, por exemplo) pode causar este problema. Placas de diagnóstico - Muito valiosa é a ajuda de placas de diagnóstico como a PC Sentry e a Omni Analyzer (www.spider.com.br). Essas placas possuem um display hexadecimal que exibe um código através do qual podemos identificar em qual etapa o POST foi paralisado. Podemos então direcionar os testes para aquele componente. Desmontar para testar - Em casos de ausência de POST, é possível que algum componente esteja causando um curto-circuito ou outro efeito que resulte em travamento. Desta forma o processador pode não funcionar, ou o POST pode travar nas suas etapas iniciais. O procedimento recomendável Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-5 neste caso é desconectar todos os módulos do PC, e conectá-los por partes. Comece retirando todas as placas de expansão. Desconecte todos os cabos flat que estiverem ligados na placa de CPU. Desfaça as conexões do painel frontal do gabinete, deixando apenas o Reset e o PC Speaker. No caso de gabinetes ATX, deixe também conectado o Power Switch. Desconecte o teclado, mouse, impressora, caixas de som e demais dispositivos externos. O PC ficará apenas com a fonte ligada na placa de CPU, que por sua vez estará ligada no Reset e Speaker (e Power Switch no caso de gabinetes ATX). Ligue agora o computador e espere alguns minutos até a emissão de beeps. Se os beeps não ocorrerem, tudo indica que existe um defeito, ou na placa de CPU ou na fonte. Caso você tenha medido as tensões da fonte e esteja tudo OK, é muito provável que o problema esteja na placa de CPU. O ideal nesse caso é substituir a fonte por uma em bom estado, para ter a certeza absoluta de que a fonte original não é a causadora do problema. Você deverá então fazer o conserto da placa de CPU, e se não for possível, fazer a sua troca. Mais adiante neste capítulo mostraremos que tipos de conserto podem ser feitos na placa de CPU. Se depois de deixar o PC quase todo desmontado, você finalmente conseguir ouvir beeps emitidos pelo PC Speaker, temos um bom sinal. Significa que o componente causador do problema é um daqueles que você retirou. O PC está melhor que antes, pois nem estava conseguindo emitir beeps. Consulte a tabela de Beep error codes no manual da placa de CPU para identificar o problema detectado. Monte o PC aos poucos, adicionando os componentes originais, até o problema se manifestar novamente. Recomendamos a seguinte ordem: 1) Conecte a placa de vídeo e o monitor, ligue para testar 2) Conecte o teclado, ligue para testar 3) Conecte o drive de disquetes, tente executar um boot por disquete 4) Conecte o disco rígido, tente executar um boot limpo pelo disco rígido 5) Conecte o mouse e tente executar um boot limpo 6) Conecte a impressora tente executar um boot limpo 7) Conecte cada uma das placas de expansão e tente executar um boot limpo Em um desses testes, você verá que o problema retornou. Se não retornar, significa que alguma conexão estava errada, e ao desmontar e montar, o problema foi solucionado. Pode ter sido uma conexão errada, ou então 41-42--6 Hardware Total algum mau contato. Se as placas estiverem com poeira, é possível que a oxidação e a própria poeira estejam causando mau contato. Faça então uma limpeza geral de contatos. 2) Tela escura com beeps Tela escura com emissão de beeps pelo PC Speaker é um defeito menos ruim que tela escura sem emissão de beeps. Você deve consultar a tabela de códigos de erro existente no manual da sua placa de CPU. Você poderá desta forma investigar a causa do problema. Este problema recai portanto no problema anterior (tela escura sem beeps) que acabamos de apresentar. Leia então o item anterior, a partir do título Desmontar para testar. Certas placas de CPU emitem beeps indefinidamente ao serem ligadas com um módulo de memória defeituoso ou incompatível, ou então quando o cooler do processador não está conectado corretamente. Normalmente a conexão do cooler na placa de CPU é chamada CPU FAN. O BIOS dá a partida em baixa velocidade, e ao detectar que não existe rotação no cooler (pode estar desligado ou ligado no conector errado), produz a seqüência de beeps e paralisa o sistema, evitando que o uso do clock normal sobreaqueça e danifique o processador. A tela escura com beeps também pode ocorrer quando a placa de vídeo está mal encaixada no seu slot, o que costuma ocorrer muito em gabinetes de precisão mecânica ruim. 3) No ROM Basic, System Halted Essa mensagem de erro indica que o PC não conseguiu realizar o boot, nem pelo disco rígido, nem por disquete. Como a seqüência de boot normal é primeiro tentar o drive A, para em caso de falha, tentar o disco rígido, esta mensagem sempre indicará que existe algo de errado com o disco rígido. Os problemas possíveis são: O disco rígido, ou a interface IDE, ou o cabo flat está defeituoso O disco rígido não está declarado no CMOS Setup O disco está com parâmetros errados no CMOS Setup Existe erro na configuração de jumpers do disco rígido A partição primária do disco rígido não está ativa O disco rígido foi atacado por vírus O disco rígido não está particionado O disco rígido não está formatado O cabo flat IDE de 80 vias está ligado de forma errada. Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-7 A mensagem “No ROM Basic, System Halted” pode trazer a má notícia de que existe um componente defeituoso. Pode ser um defeito no disco rígido, o que seria um grande transtorno. Pode ser um defeito na interface IDE, o que também dará trabalho e terá um custo para solucionar, mas pelo menos os dados do disco estarão a salvo. O cabo flat também pode estar defeituoso, o que representa um prejuízo mínimo. Mas antes de colocar esses componentes sob suspeita, outras verificações devem ser feitas. Conferir as conexões - Devemos checar se as conexões do cabo flat na sua interface e no disco rígido estão perfeitas. É possível ainda que um outro dispositivo ligado na mesma interface IDE onde está ligado o disco rígido esteja com a conexão frouxa. Também é preciso conferir a ligação da fonte de alimentação no disco rígido. Tome cuidado com o cabo flat IDE de 80 vias. Os conectores das duas extremidades não são iguais, como ocorre com os cabos de 40 vias. O conector mais afastado dos outros dois (muitas vezes este conector é azul) é o que deve ser ligado na interface IDE. Fonte - Também neste caso é preciso checar as tensões da fonte de alimentação, já que quando a fonte não está em perfeitas condições, vários defeitos podem ocorrer em diversos componentes do PC. Interferência da fonte - Muitos gabinetes possuem um local para a instalação do disco rígido, acima ou abaixo da fonte de alimentação. Se o disco rígido está instalado deste forma, procure remanejá-lo para outro local. Se não for possível, faça com que a carcaça do disco fique voltada para a fonte. Quando a placa de circuito do disco rígido fica voltada para a fonte (quando o HD está próximo da fonte), é comum ocorrerem interferências que prejudicam o funcionamento do disco rígido. Confira também se os jumpers Master/Slave do disco rígido estão configurados de forma correta. Parâmetros no Setup - O próximo passo é verificar se o disco rígido está declarado corretamente no Standard CMOS Setup: número de cabeças, número de setores e número de cilindros. Em caso de problemas, comece simplificando outros parâmetros, como: IDE block mode IDE 32 bit transfers PIO Mode IDE Ultra DMA : desabilitar : desabilitar : programe com zero : desabilitar 41-42--8 Hardware Total Procure descobrir os parâmetros corretos do disco rígido. Muitas vezes essas informações estão impressas na sua carcaça. Pode também ser usado o comando Auto Detect IDE. Se tiver o manual do disco rígido, lá também estão indicados esses parâmetros. Feita a programação, tente executar um boot pelo disco rígido. Seqüência de boot – Verifique no CMOS Setup como está definida a seqüência de boot. Por exemplo, quando deixamos na opção “CD-ROM / C:” e fazemos a instalação do Windows XP, o boot será feito pelo CD-ROM mesmo depois que o sistema estiver instalado. Se retirarmos o CD-ROM e não alterarmos a seqüência para “C: / CD-ROM”, o sistema poderá apresentar erro no boot. Problemas nas partições - Se mesmo assim a mensagem de erro persistir, execute um boot através de um disquete. Acesse agora o disco rígido, usando por exemplo o comando DIR C:. Se o disco rígido for acessado normalmente com este comando, e mesmo assim o boot por ele não for possível, provavelmente falta declarar a sua partição primária como ativa. Execute o programa FDISK, da mesma versão do sistema operacional existente no disco rígido, e use o comando 2 – Definir partição ativa. Declare então que a partição primária (partição 1) deve ser ativa. Depois de sair do FDISK, o boot já poderá ser executado pelo drive C. Formatação lógica e vírus - Talvez o problema não seja causado pelo fato da partição não estar ativa. Pode ser que ao usar o comando DIR C: ocorra algum tipo de erro, como: Unidade inválida Tipo de mídia inválido lendo a unidade C O problema então é mais sério, e provavelmente será preciso usar o programa FORMAT e/ou o FDISK, com perda dos dados que estavam no disco rígido. É possível que o disco rígido não esteja sendo acessado por não estar formatado, ou não estar particionado. Se o disco rígido estava funcionando perfeitamente e passou a apresentar este problema, significa que áreas vitais localizadas no seu início (tabela de partições, setor de boot, FAT e diretório raiz) foram afetadas, ou por um vírus, ou por um transiente na rede elétrica. Para recuperar o disco rígido sem perder os dados que anteriormente estavam no disco rígido, será preciso usar o programa Image do Norton Utilities. Também será preciso que o programa Image seja executado a cada boot, tornando possível uma eventual recuperação em um caso como este. Não será possível recuperar dados de um disco com o Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-9 programa Image se ele não tiver sido previamente utilizado para fazer uma cópia das áreas vitais do disco. Se o disco rígido estava vazio, ou se por algum outro motivo podemos descartar os seus dados, podemos resolver o problema usando os programas FDISK e FORMAT. Se o programa Image do Norton Utilities não foi previamente utilizado, provavelmente não será possível recuperar os dados. O disco rígido, depois de reparado, ficará vazio. Comece então fazendo uma verificação de vírus no disco rígido. Para isto será preciso executar um boot com um disquete contendo um programa anti-vírus. Suponha que não foram detectados vírus, mas ao executarmos o boot com um disquete e usarmos o comando DIR C:, a mensagem de erro apresentada tenha sido: Tipo de mídia inválido lendo a unidade C Significa que a formatação lógica está ausente ou errada, pois o tipo de mídia (Media Type) é uma das informações gravadas pelo programa FORMAT.COM. Usamos então o comando: FORMAT C: /S Depois desta formatação lógica, o boot poderá ser realizado pelo drive C. Entretanto, este drive estará vazio, seus dados terão sido apagados. Suponha que ao tentar acessar o drive C depois de um boot pelo drive A, a mensagem de erro tenha sido: Unidade inválida Tente então usar, a partir do disquete, o comando: FDISK /MBR Tente agora realizar um boot pelo drive A e a seguir usar o comando DIR C:. Isto deverá trazer de volta o drive, ou pelo menos mudar a mensagem de erro para “Tipo de mídia inválido”. Se for desta forma, use agora o comando FORMAT C: /S 41-42--10 Hardware Total Se o comando FDISK /MBR não resolver, será preciso usar o FDISK para criar e ativar a partição primária. Execute então outro boot com o disquete e use o programa FORMAT. OBS: O Windows ME e o Windows XP não executam boot pelo disco rígido no modo MS-DOS, somente no modo Windows. Nesses sistemas, o boot no modo MS-DOS só pode ser feito através de disquete. Defeito de hardware - Se tudo isso foi feito e o disco rígido não funcionou, é possível que exista um defeito de hardware. Será preciso usar o método do troca-troca para descobrir se o problema está no disco rígido, ou na interface IDE, ou no cabo flat. Note ainda que nesse caso, apesar de poder aparecer a mensagem No ROM Basic, também é comum ocorrerem durante o POST, mensagens como: HDD Controller Failure Primary Master Error Através de substituições você fatalmente descobrirá onde está o defeito. 4) Boot só funciona por disquete, mas HD está OK Este é um caso mais simples do item anterior. Não conseguimos executar o boot através do disco rígido, em geral é apresentada a mensagem NO ROM BASIC, mas o boot funciona através de disquete, e ao usarmos o comando DIR C:, o disco rígido parece normal. Tudo o que precisamos fazer é executar o programa FDISK e usar o comando 2 – Ativar partição ativa. Tornamos ativa a partição primária, e depois disso poderemos executar um boot pelo disco rígido. 5) Teclado troca caracteres O problema pode ser um defeito no teclado, e a substituição por um novo será a solução. Se o problema persistir mesmo com um teclado bom, então provavelmente está localizado na interface de teclado. Nos PCs atuais esta interface está localizada no Super I/O, portanto em caso de defeito na interface a placa de CPU estará perdida. Uma solução é utilizar um teclado USB, deixando de lado a interface de teclado comum. Em PCs antigos, esta interface é formada pelo chip 8042, sobre o qual existe normalmente uma etiqueta com a indicação Keyboard BIOS. Experimente instalar no seu lugar, o 8042 retirado de uma outra placa de CPU. Este chip pode ser obtido em sucatas de peças para PC. Uma placa de CPU estragada chega a custar de 10 a 20 reais, e dela podemos extrair algumas peças, inclusive o 8042. Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-11 Soluções paliativas para problemas com o teclado: Se o seu teclado às vezes fica maluco e troca caracteres mas você ainda não teve tempo para resolver o problema, existe um pequeno macete. Pressione simultaneamente as duas teclas SHIFT, e o teclado voltará ao normal (pelo menos por enquanto). Se o seu PC fica aparentemente travado no início do boot, logo depois do teste de memória, pressione a barra de espaço. 6) “Keyboard Error” durante o boot Ao ser ligado o computador, logo depois do POST e antes do carregamento do sistema operacional, pode aparecer a mensagem: Keyboard Error – Press to continue Esta mensagem pode ocorrer pelo fato do teclado estar defeituoso, mas normalmente ocorre quando a rotina de teste de teclado do POST é feita antes que o microprocessador existente dentro do teclado realize a sua inicialização. Para evitar este problema, procuramos no Standard CMOS Setup o comando Keyboard e o programamos como Disabled. Isto significa que o teclado não será testado durante o POST, e desta forma o erro será eliminado. Outra forma de evitar este problema é comandar um teste de memória mais demorado. Habilite a opção Above 1 MB Memory Test e desabilite a opção Quick Boot ou Quick Power on Self Test. Isto dará tempo ao chip do teclado para fazer sua inicialização, eliminando o problema. 7) Sistema operacional inválido Esta é uma mensagem de erro que ocorre quando alguns dos arquivos envolvidos no boot estão em falta, ou quando existe algum problema no setor de boot. Quando isto ocorre, conseguimos executar um boot através de um disquete e acessar o drive C, porém o boot pelo drive C não funciona. Para resolver este problema é preciso executar um boot com um disquete contendo o programa SYS.COM. Deve ser da mesma versão que a existente no disco rígido. Use o comando: SYS C: Os arquivos necessários para o boot serão copiados do disquete para o drive C. Feito isto, já será possível executar um boot pelo drive C. Este problema também ocorre quando os parâmetros do disco rígido no CMOS Setup são alterados depois que o sistema operacional já está instalado. 41-42--12 Hardware Total 8) HDD Controller Failure Significa “Falha na controladora do disco rígido”. Esta mensagem de erro ocorre durante o POST quando é detectado algum problema no acesso ao disco rígido. Ao contrário do que muitos pensam, este problema não está necessariamente na interface IDE. Pode estar no próprio disco rígido. As suas causas possíveis são:     O disco rígido, ou a interface IDE, ou o cabo flat está defeituoso O disco rígido não está declarado no CMOS Setup O disco está com parâmetros errados no CMOS Setup Existe erro na configuração de jumpers do disco rígido No item 3 desta seção já apresentamos os procedimentos a serem usados para checar cada um desses pontos. Se mesmo com essas checagens o problema persistir, existe grande chance do disco rígido, ou a sua interface, ou o cabo flat estar defeituoso. A melhor coisa a fazer é tentar substituições até descobrir a causa do problema. 9) FDC Controller Failure Significa “Falha na controladora de drives de disquete”. Esta é outra mensagem que pode aparecer durante o POST. O erro pode ter várias causas:        Erro na declaração dos drives de disquete no CMOS Setup Conexões frouxas no drive ou na interface Conexão errada no cabo flat para drives Drive de disquetes defeituoso Cabo flat defeituoso Interface para drive de disquetes defeituosa Problema na fonte de alimentação ou no seu conector Note que o fato do drive passar pelo POST sem erros não significa que esteja em boas condições. O erro apresentado no POST indica apenas que ocorreu falha na comunicação com o drive de disquetes. Neste teste, nem mesmo uma leitura é feita no disquete, apenas é ligado o seu motor e feito um movimento com as cabeças de leitura e gravação. CMOS Setup - Comece checando se o drive de disquetes está declarado corretamente no CMOS Setup. Verifique no Standard CMOS Setup como Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-13 os drives estão programados. Em um PC com apenas um drive de 1.44 MB, deve estar declarado A=1.44 MB e B=None. Cabo flat e cabo da fonte - Verifique se o cabo flat está conectado corretamente na interface para drives e no próprio drive, e se o conector da fonte de alimentação está ligado corretamente no drive. Quando o cabo flat dos drives está invertido, esta mensagem de erro também aparece. Nesse caso o LED do drive fica permanentemente aceso. Normalmente esta inversão não danifica o drive nem sua interface. Basta corrigir a conexão e o drive voltará a funcionar. Defeito - Finalmente, pode existir um defeito no drive, na interface para drives ou no próprio cabo. Para tirar a dúvida temos que fazer substituições. É bom que o problema esteja no drive, ou então no cabo flat. Desta forma o custo da reposição será mais baixo. O defeito em uma interface para drives localizada em uma placa de CPU pode ser solucionado, sem a necessidade de trocar a placa. Devemos para isto instalar uma placa IDEPLUS de 16 bits para utilizar a sua interface de drives. Todas as demais interfaces desta placa IDEPLUS devem ser desabilitadas através de seus jumpers. A interface IDE da placa de CPU deve ser desabilitada na seção Peripheral Configuration do CMOS Setup. Desta forma o drive de disquetes poderá ser ligado na placa IDEPLUS, e a placa de CPU poderá ser aproveitada. 10) Mouse inativo Muitos são os problemas que podem levar o mouse a não funcionar. Essa inatividade é representada pela ausência do cursor do mouse na tela, ou então por um cursor imóvel. Aqui estão algumas causas possíveis.         Mouse defeituoso Interface para mouse defeituosa Fonte de alimentação defeituosa (sem tensões de +12 e –12 volts) A interface do mouse pode estar desabilitada Erro na conexão entre a placa de CPU e o conector da interface do mouse Uso de conectores de outra placa Conflito de hardware Mouse ligado na COM2, no modo MS-DOS Troca simples - Muitos modelos de mouse têm baixa qualidade, e podem realmente apresentar defeito com relativa facilidade. Como o mouse é muito 41-42--14 Hardware Total suspeito, é aconselhável tentar antes substituí-lo por um mouse em boas condições, ou então instalar o mouse suspeito em outro computador para verificar o seu funcionamento. Software de diagnóstico - A interface na qual o mouse está conectado (COM1, COM2 ou interface para mouse PS/2) pode estar defeituosa. Podemos checar o seu funcionamento usando um programa de diagnóstico. Devemos acoplar o conector loopback na porta serial para fazer o teste completo. Quando um erro é apresentado, é possível que não seja exatamente na interface serial, mas no cabo que liga a interface serial até o seu conector na parte traseira do PC. No caso de placas AT, o conector do mouse é separado da placa, e ligado através de um cabo auxiliar. Este cabo pode estar mal conectado, ou então conectado de forma invertida, ou mesmo defeituoso. É possível ainda que esteja sendo usado o cabo de uma outra placa de CPU, incompatível com a placa atual. Esses cabos não são padronizados, e o cabo que acompanha uma placa não necessariamente funcionará com outras placas. Teste em outra porta - Para verificar se o problema está na porta serial, podemos tentar ligar o mouse em outra porta. Se o mouse está na COM1, ligue-o na COM2. O Windows reconhecerá automaticamente a porta onde o mouse está ligado e aceitará os seus comandos. Tome cuidado com o caso do mouse padrão PS/2. A maioria das placas de CPU atuais possuem uma interface para mouse padrão PS/2. Essa interface não é uma COM1 nem COM2, e normalmente utiliza a IRQ12. Precisa ser habilitada no CMOS Setup para que funcione. Procure no Peripheral Configuration o item Mouse function e habilite-o. Conflito de hardware - Quando a interface na qual está ligado o mouse entra em conflito de hardware com outra interface, o mouse apresentará funcionamento errático, ou simplesmente travará. O caso mais comum é quando o mouse está usando COM1/IRQ4 e o modem está configurado como COM3/IRQ4. É preciso reconfigurar os endereços e IRQs dos dispositivos envolvidos para desfazer o conflito de hardware. Observe que a interface para mouse padrão PS/2 também pode apresentar conflito, caso outra interface esteja também usando a IRQ12. Use o Gerenciador de Dispositivos para verificar possíveis conflitos de hardware. Driver para MS-DOS - Se o mouse funciona no Windows e não funciona no modo MS-DOS, temos aqui outro problema típico. Para que o mouse funcione em modo MS-DOS é preciso que seja executado o seu driver, normalmente um programa com o nome MOUSE.COM, GMOUSE.COM, Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-15 MMOUSE.COM ou similar. Outra questão a ser verificada é a ligação do mouse na COM2. No Windows o mouse funciona automaticamente, tanto na COM1 como na COM2. No caso do modo MS-DOS, é preciso avisar ao driver do mouse, qual é a porta serial usada. Use o programa de driver do mouse com o parâmetro /? ou /H e serão apresentadas instruções para que o mouse funcione na COM2. 11) Imagem sem sincronismo, desde que o PC é ligado A imagem do monitor fica rolando na tela, totalmente distorcida e na maioria das vezes impossível de ler. Quando este problema ocorre apenas no Windows ou quando é ativado algum modo gráfico de alta resolução, não se trata de um defeito, mas de um erro na programação da placa de vídeo. Por outro lado, quando desde o instante em que o PC é ligado a imagem fica instável, provavelmente temos um problema sério:    Monitor defeituoso Cabo de vídeo defeituoso Placa de vídeo defeituosa Você pode fazer substituições usando outro computador, e fatalmente encontrará a causa do problema. Se o defeito estiver no cabo você poderá consertá-lo, ou então adquirir um cabo novo, o que dá muito menos trabalho. O monitor defeituoso deve ser enviado a uma assistência técnica especializada neste tipo de conserto. Uma placa de vídeo defeituosa poderá ser simplesmente trocada. 12) Imagem sem sincronismo no Windows Quando o monitor apresenta imagens perfeitas durante o processo de boot, mas fica fora de sincronismo quando é iniciado o Windows, ou então quando é executado algum programa gráfico que use imagens de alta resolução, não existe defeito algum, nem no monitor, nem no cabo, nem na placa de vídeo. O problema está nas freqüências horizontais usadas pela placa de vídeo, por estarem acima dos valores permitidos pelo monitor. É preciso portanto ajustar as freqüências da placa de vídeo para que se tornem compatíveis com as do monitor. Com este pequeno ajuste, o problema de falta de sincronismo estará solucionado. O ajuste é feito através do quadro de configurações de vídeo. 13) CMOS Memory Size Mismatch Esta mensagem é apresentada durante o POST, e indica que a quantidade de memória detectada pelo POST está diferente daquela registrada no 41-42--16 Hardware Total CMOS Setup. Serve para chamar a atenção sobre uma alteração na quantidade de memória RAM, o que pode ser o sintoma de um defeito. Por exemplo, se um PC tinha 64 MB de memória e o POST detectou 32 MB, significa que provavelmente existe um módulo de memória defeituoso, e temos que checar. Podemos experimentar fazer uma limpeza de contatos nos módulos de memória e nos seus soquetes. O erro pode estar sendo causado justamente por um mau contato, e não por uma memória danificada. Ajustes errados no CMOS Setup podem causar erros na memória, mas não durante a sua contagem pelo POST, pois durante este teste, o chipset é programado para operar com a mínima velocidade. As memórias podem entretanto estar em boas condições e esta mensagem mesmo assim ser apresentada. Ocorre por exemplo quando o usuário instala mais memória no PC, ou então quando retira parte da memória. A mensagem indica que ocorreu uma alteração na quantidade de memória RAM. Para fazer com que a mensagem de erro não seja mais apresentada, temos que confirmar a alteração na sua quantidade, caso contrário o POST pensará que trata-se de um erro. Para fazer esta confirmação, entramos no CMOS Setup, não fazemos alteração alguma e usamos o comando Save and Exit. 14) CMOS Ckecksum Error – Defaults Loaded Esta mensagem indica que ocorreu um alteração indevida nos dados do CMOS Setup. Quando isto ocorre, normalmente o BIOS faz o carregamento automático de valores default. Em geral indica um problema no chip CMOS, ou mais provavelmente na bateria, que pode estar fraca, descarregada, danificada ou desabilitada. 15) Invalid display switch Raramente esta mensagem aparece nos PCs atuais. Ocorre quando existe a programação errada de um certo jumper da placa de CPU. Muitas placas de CPU (as mais modernas em geral não possuem este jumper) possuem um jumper para indicar o tipo de placa de vídeo instalada. Este jumper deve ser instalado da seguinte forma: Mono: para placas de vídeo MDA e Hercules Color: para placas de vídeo CGA, EGA e VGA Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-17 Como todos os PCs modernos utilizam placas Super VGA, este jumper deve ser programado na opção Color. Ocorre que alguns confundem e programam este jumper na opção Mono, sobretudo quando são usados monitores VGA monocromáticos. O jumper não tem relação alguma com o monitor, e sim com a placa de vídeo, e deve ser programado como mostramos. Um erro muito parecido com este é o: CMOS Display type Mismatch Esta mensagem ocorre quando existe um erro na programação do item Display Type, encontrado no Standard CMOS Setup ou no Advanced CMOS Setup de alguns PCs. As opções são: Mono: para placas MDA e Hercules Color 40 ou Color 80: para placas CGA EGA/PGA/VGA/MCGA: para as atuais placas SVGA 16) Cursor do mouse não caminha direito na tela O cursor do mouse aparece na tela e caminha conforme os movimento feitos pelo usuário, mas esses movimentos são erráticos, na forma de saltos, ou então ficando limitados ao sentido horizontal ou vertical. Esses são sintomas de sujeira no mouse. Se você quiser, pode confirmar isso instalando outro mouse. Se o outro mouse funcionar, fica comprovado que o problema é sujeira. Veja então a seção Manutenção do mouse mais adiante neste capítulo. 17) Falhas aleatórias no botão do mouse Quando um dos botões do mouse, ora funciona, ora não funciona, está caracterizado que existe um mau contato. Isto pode ser comprovado através da instalação de outro mouse em boas condições. Podemos corrigir o problema do botão do mouse aplicando spray limpador de contatos. Se a limpeza não resolver, podemos fazer um transplante de botão, como veremos na seção Manutenção do mouse. Como o mouse é muito barato, em geral é melhor fazer a sua troca. 18) Parity Error durante o POST A detecção de um erro de paridade pode significar que existe um módulo de memória defeituoso, mas também pode indicar que a memória não tem paridade e a checagem de paridade foi habilitada indevidamente. Se todos os módulos de memória instalados possuem paridade e deixamos o item Parity Check habilitado no Advanced CMOS Setup, o chipset fará a geração de paridade nas operações de escrita e a checagem de paridade nas 41-42--18 Hardware Total operações de leitura. Supondo que as memórias realmente possuem paridade, a mensagem Parity Error durante o POST indica que foi detectada uma posição de memória defeituosa. Muitos usuários simplesmente desabilitam a checagem de paridade e trabalham normalmente com o computador. Este procedimento é errado, pois se existem memórias defeituosas, o PC apresentará travamentos, perda de dados e outras anomalias. O procedimento correto é usar um programa de diagnóstico para detectar as posições de memória defeituosas, chegando até o módulo defeituoso e realizar a sua substituição. 19) Erros na memória durante o uso normal do PC Se as memórias do PC não possuem bits de paridade, então a checagem de paridade deve ser desabilitada no CMOS Setup. Desta forma a mensagem Parity Error não ocorre nunca, nem no POST, nem depois do boot. Digamos então que tenha ocorrido o seguinte: a) As memórias possuem paridade b) A checagem de paridade está habilitada no CMOS Setup c) Apareceu a mensagem Parity Error em uso normal do PC A mensagem de erro pode ter aparecido depois do POST, durante o processo de boot, ou mesmo durante o uso normal de programas no PC. Nessas condições, significa que existem posições de memória defeituosas. Ou então, as memórias podem estar boas e ter ocorrido um mau contato. Ou ainda, as memórias e os contatos podem estar bons, mas pode ter ocorrido um problema na fonte, ou uma interferência na rede elétrica, ou ainda pode ser o resultado de uma programação mal feita no Advanced Chipset Setup. Até mesmo o aquecimento do processador ou uma falha na placa de CPU pode causar este erro. Quando a memória não possui paridade, ou então quando possui e está desabilitada a sua checagem, eventuais erros na memória serão manifestados através de travamentos e operações ilegais no Windows. Podemos citar as seguintes causas possíveis para o os erros na memória:       Fonte defeituosa Transientes na rede elétrica Mau contato nos módulos de memória Envenenamentos no CMOS Setup Defeito na memória Aquecimento do processador Capítulo 42 – Manutenção corretiva  41-42-19 Falha na placa de CPU Software de diagnóstico - Na pesquisa de problemas na memória, é muito útil executar os testes de memória dos programas de diagnóstico. Se durante o teste de memória forem apresentados erros, significa que realmente existe algo de errado, ou na memória ou em outro componente que causa o seu mau funcionamento. A cada tentativa de solução, devemos testar novamente as memórias para verificar se os erros continuam. Por exemplo, digamos que sempre ocorra erro no teste de memória, e que façamos a troca dos módulos de memória. Se depois desta troca, o teste de memória deixar de apresentar erros, significa que a troca resolveu o problema. Se você trocar a fonte, teste as memórias. Se você instalar um estabilizador, teste as memórias. Se você fizer uma limpeza nos contatos, ou se fizer ajustes no CMOS Setup, teste as memórias. Reinstalação de software - Um critério errado para saber se as memórias ficaram boas é verificar se os travamentos e operações ilegais no Windows cessaram. Isso é errado, pois mesmo com as memórias já boas, arquivos de programas podem estar corrompidos, causando as anomalias. Nessa situação, é muito provável que uma reinstalação do Windows e dos aplicativos resolva o problema. Fonte - O erro na memória pode estar sendo causado por uma fonte de alimentação defeituosa. Quando as tensões estão fora das especificações, ou quando existe ripple, vários circuitos podem não funcionar corretamente. É necessário portanto testar a fonte de alimentação, e em caso de suspeita, substituí-la. Rede elétrica - A rede elétrica problemática também pode causar erros nas memórias. Transientes na rede elétrica resultam em quedas e picos nas tensões fornecidas pela fonte. Essas imperfeições chegam às memórias, o que resulta em erros. Para evitar esses erros, não ligue eletrodomésticos na mesma tomada onde está o PC, e utilize um estabilizador de voltagem. Maus contatos - Módulos de memória e seus soquetes podem apresentar maus contatos. O mesmo pode ocorrer com os seus soquetes. Tomando muito cuidado para não tocar nas partes metálicas do módulo de memória e dos seus soquetes, limpe a poeira dos soquetes, limpe os contatos do módulo usando uma borracha, retire os resíduos de borracha usando um pincel e aplique spray limpador de contatos nos módulos de memória e nos seus soquetes. Espere secar e instale novamente os módulos de memória. 41-42--20 Hardware Total CMOS Setup - Não chegou ainda a hora de condenar os módulos de memória. É possível que o problema seja causado por ajustes indevidos no CMOS Setup. Dentro do Advanced Chipset Setup existem vários itens que controlam a velocidade de acesso às memórias. Se essa velocidade estiver exageradamente alta, podem realmente ocorrer erros na memória. Experimente programar todos os itens relacionados com a velocidade de acesso às memórias usando os maiores valores possíveis, ou seja, usando os tempos de acesso mais longos. Troque as memórias - Se depois de todas essas tentativas os erros na memória persistirem, é possível que o problema seja realmente um dos módulos de memória. Faça então a substituição desses módulos e teste o funcionamento usando um programa de diagnóstico. Tome muito cuidado para não danificar as memórias e a placa de CPU com sua eletricidade estática. Problemas no processador - Os erros na memória podem não ser originados na memória. Os bits podem sair da memória em perfeitas condições e ao passarem pelo chipset sofrerem erros. Também podem chegar ao processador e dentro dele serem adulterados. Esses erros são manifestados através de travamentos e operações ilegais no Windows. O aquecimento do processador é um dos principais causadores de problemas. Pode ocorrer nas seguintes situações:      Processador usando overclock Voltagem do processador errada Cooler danificado ou mal instalado Ventilação do gabinete deficitária Processador sem pasta térmica Muitos usuários aumentam através de jumpers da placa de CPU, o clock interno e/ou o clock externo do processador. Este procedimento é chamado de overclock. A programação errada das voltagens do processador também causa mau funcionamento ou aquecimento, o que resulta em travamentos e outras anomalias. Verifique a programação dos clocks e da voltagem da placa de CPU e corrija os valores. Se o cooler do processador estiver danificado, parado ou solto, o processador irá aquecer e certamente ocorrerão travamentos e outros problemas. Pior ainda, o processador pode ser danificado. Mesmo quando o cooler estiver funcionando, a ventilação do gabinete pode ser deficitária. Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-21 Providencie para que o sistema de ventilação do gabinete opere com máxima, o que resulta em melhor refrigeração do processador. Verifique se o cooler está instalado na posição correta ou se está invertido (giro de 180 graus). Finalmente, faça a aplicação de pasta térmica entre o processador e o cooler. A pasta térmica é recomendada pelos fabricantes de processadores, e reduz bastante a sua temperatura, aumentando a sua confiabilidade. Muitos travamentos e falhas no Windows já foram resolvidos com a simples aplicação de pasta térmica. O chipset - A memória e o processador podem estar em boas condições, mas entre eles, o chipset pode estar introduzindo erros pelos dados que nele trafegam. Isto tem maior chance de ocorrer quando a placa de CPU opera com overclock externo. Ajuste o valor do clock externo através dos jumpers da placa de CPU ou do CMOS Setup. Placa de CPU danificada - Finalmente, os travamentos, falhas no Windows e erros na memória pode estar sendo causados por uma placa de CPU danificada. A placa pode ter sofrido maus tratos durante a sua instalação (eletricidade estática) ou durante a sua vida útil (aquecimento excessivo). A solução é a troca por uma nova. Não esqueça de reinstalar o software - Se você fizer várias tentativas de solucionar os problemas de hardware e os travamentos e falhas no Windows continuarem, não desanime. O hardware poderá se tornar 100% confiável depois do seu conserto, mas arquivos do Windows e dos demais softwares podem estar corrompidos. Depois de checar todos os pontos de hardware que ensinamos, reinstale o Windows e os softwares, pois agora deverá funcionar tudo. 20) Travamentos e falhas no Windows A maior parte da atividade do computador ocorre entre a memória e o processador. Os circuitos de paridade monitoram constantemente a integridade dos dados transmitidos e recebidos da memória. Ao detectar um erro, é imediatamente apresentada a mensagem Parity Error. Quando o PC não utiliza paridade (ou porque o chipset da placa de CPU não tem circuitos de paridade, ou porque as memórias não têm bits de paridade, ou porque a checagem de paridade está desabilitada no CMOS Setup), um eventual erro não será detectado. O PC continuará trabalhando mesmo com o erro. Se este erro fizer parte de um arquivo que está sendo gravado, este arquivo ficará corrompido. Se for uma instrução a ser executada pelo processador, 41-42--22 Hardware Total esta será considerada uma instrução inválida. O Windows pode detectar certas instruções ilegais, apresentando mensagens como: Este programa executou uma operação ilegal Pior ainda, o Windows pode não detectar que se trata de uma instrução inválida. Um bit errado pode fazer o que deveria ser uma adição ser executado como uma subtração. O programa realiza sua tarefa de forma errada, e pode gerar dados inconsistentes e arquivos corrompidos. Portanto, travamentos e falhas no Windows podem ser causados pelo mesmo tipo de erro que resulta na mensagem Parity Error. Para solucionálos você precisa pesquisar todos os pontos discutidos no item 19 – Erros na memória durante o uso normal do PC. Os mesmos problemas que causam os erros de paridade também causam travamentos nos PCs que operam sem paridade. As falhas no Windows podem ter outras causas:        Memória cache defeituosa ou mal configurada no Setup Conflitos de hardware Arquivos corrompidos Programas com bugs Conflitos entre programas e drivers Conflitos na memória superior Conflitos gerados por programas residentes Cache – Podem ocorrer problemas nos casos de placas de CPU que possuem cache externa. Para tirar a dúvida, experimente desabilitar a cache externa, através do Advanced CMOS Setup. O computador ficará um pouco mais lento. Deixe o computador funcionar durante algum tempo, se possível alguns dias de uso normal. Execute testes repetitivos na memória DRAM, no processador e na placa de CPU, usando um programa de diagnóstico. Se com a cache externa desabilitada os problemas cessarem, tudo indica que aí está o problema. Habilite novamente a cache externa, e se desta vez ocorrer erro, ficará comprovado que o problema realmente está na cache externa. Para solucionar o problema você deverá inicialmente fazer ajustes no Advanced Chipset Setup, aumentando os tempos de acesso a esta memória. Se isso não resolver será preciso trocar os chips de cache, ou trocar a placa de CPU, caso esses chips sejam soldados. Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-23 Conflitos de hardware - Os travamentos e operações ilegais podem estar sendo causados por conflitos de hardware. Cheque eventuais conflitos usando o Gerenciador de Dispositivos. Utilize as técnicas usuais para eliminar conflitos de hardware. Problemas de software - Arquivos corrompidos também podem causar diversas anomalias, como travamentos e operações ilegais. Por isso muitas vezes fazer a reinstalação do Windows, de aplicativos e de drivers resolve os problemas. Os arquivos corrompidos podem surgir por instabilidades na rede elétrica, desligamento de forma errada, defeitos de hardware em geral podem danificar dados do disco rígido. Mesmo depois que os defeitos de hardware forem resolvidos, esses arquivos continuam corrompidos, causando problemas. Repita a instalação do software no qual os problemas ocorrem. Os problemas somente serão solucionados se estiverem realmente sendo causados por arquivos corrompidos. Se esta não for a causa do problema, pode fazer quantas reinstalações quiser que os problemas continuarão. Por exemplo, se a cache externa estiver defeituosa, pode formatar o disco rígido e reinstalar o Windows centenas de vezes, mas o erro continuará. Antes de partir para a reinstalação de software, devemos ter certeza absoluta de que o hardware está em perfeitas condições. Programas com bugs - Os travamentos, operações ilegais e anomalias podem ser causados por programas com bugs, ou seja, com erros de projeto. Não é uma boa idéia utilizar versões beta de programas, eles podem causar problemas, inclusive atrapalhando programas bons. Se você desconfia de um determinado software de má qualidade, não hesite em fazer a sua desinstalação. Acesse o site do fabricante do software e verifique se existem atualizações, ou pelo menos soluções para eventuais problemas. Defeito de hardware - Mesmo que não existam conflitos de hardware, é possível que algum dispositivo esteja com problemas de funcionamento que resultem em conflitos. Por exemplo, se uma placa de som estiver com o acesso aos canais de DMA sendo feito de forma errática, operações ilegais e travamentos ocorrerão quando a placa for usada na gravação e reprodução de sons digitalizados. Verifique se existe alguma lógica nos travamentos. Se sempre ocorrem no uso de programas de comunicação, suspeite do modem. Se sempre ocorrerem durante a reprodução ou gravação de sons, suspeite da placa de som. Testando hardware suspeito - Uma forma de testar dispositivos suspeitos é deixá-los instalados no PC, mas desabilitá-los. Através do Gerenciador de Dispositivos, selecione o dispositivo suspeito, e no seu quadro de 41-42--24 Hardware Total propriedades, selecione a guia Geral, marque a opção Desativar neste perfil de hardware e desmarque a opção Existe em todos os perfis de hardware, como mostra a figura 1. Se os travamentos e operações ilegais nas mesmas condições anteriores (tente reproduzir as condições nas quais os problemas ocorriam) deixarem de acontecer, significa que aquele dispositivo desabilitado era o causador do problema. Figura 1 Desabilitando um dispositivo suspeito. Reinstalação de hardware - Uma vez que tenha sido detectado um dispositivo causador do problema (placa de som, modem, etc.), podemos ter um defeito de hardware no próprio dispositivo, ou então um problema no seu driver. O dispositivo pode também ter sido instalado de forma errada. Muitas vezes a solução para um defeito é reinstalá-lo corretamente. Driver atualizado - Repita a instalação do dispositivo. Utilize os drivers que o acompanham. Se você não possuir os disquetes ou CD com este driver, ou então se o driver for muito antigo, obtenha um driver atualizado através do site do fabricante na Internet. Conflitos de software - Os conflitos entre programas e/ou drivers também podem afetar o funcionamento do PC. Por exemplo, há alguns anos atrás, placas SVGA equipadas com o chip GD5428 funcionavam bem no Windows, assim como as placas Sound Blaster 16. Entretanto, quando era feita a instalação de uma placa SVGA com este chip gráfico, e uma Sound Blaster 16 no mesmo PC, ocorriam anomalias no funcionamento da placa de som. Os sons apresentavam saltos e ruídos. Os fabricantes descobriram que se tratava de um conflito entre os drivers deste chip gráfico e da Sound Blaster 16, e produziram novos drivers isentos desses erros. Este é um Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-25 exemplo de problema cuja solução está fora do alcance do usuário. Apenas os fabricantes têm condições de detectá-lo e resolvê-lo. Você pode entretanto acessar as áreas de FAQs dos sites dos fabricantes à procura de soluções para problemas semelhantes aos seus, ou então fazer logo o download das versões mais recentes dos seus drivers. Modo de segurança - Existe um outro método de testar se os problemas do PC estão sendo causados por algum dispositivo ou driver defeituoso. Basta executar um boot no modo de segurança. No início do processo de boot, pressione a tecla F8 e no menu de inicialização apresentado, escolha a opção Modo de Segurança. Se nessas condições os problemas também ocorrerem, existe grande chance do motivo ser um problema de hardware na placa de CPU, placa de vídeo, processador, memórias ou disco rígido. Pode também ser um problema nos softwares utilizados. Se no modo de segurança os problemas não ocorrerem, existe grande chance do culpado ser um dos dispositivos ou drivers desabilitados. Memória superior - Os conflitos na memória superior também podem causar travamentos e outras anomalias. Você pode ter instalada no computador alguma placa que utilize ROM ou RAM na memória superior (entre os endereços 768k e 960k), e esta memória não ter sido detectada pelo gerenciador de memória, tendo sido substituída por memória RAM (UMB) causando conflitos e problemas de mau funcionamento. Experimente fazer o seguinte: Retire o EMM386.EXE do CONFIG.SYS, ou então Adicione à linha de comando do EMM386, o parâmetro X=C800-EFFF. Se isto resolver o problema você pode experimentar faixas de endereços menores, de tal forma que os problemas não ocorram e ainda assim sejam criados os UMBs. Se você não precisa usar programas do MS-DOS, não precisará dos UMBs. Programas do menu Iniciar - Os travamentos e falhas no Windows podem estar sendo causados por programas que são executados automaticamente quando o Windows é iniciado. Verifique quais são os programas existentes em Iniciar / Programas / Iniciar. Alguns desses programas podem estar causando problemas. Experimente removê-los do grupo Iniciar, colocandoos em outro lugar para que não sejam executados. Clique sobre o botão Iniciar da barra de tarefas usando o botão direito do mouse e no menu apresentado escolha a opção Abrir. Na janela apresentada, abra a pasta Programas, e depois a pasta Iniciar. Arraste os ícones desta pasta para a área de trabalho do Windows. Reinicie o computador e teste se os problemas cessaram. Tome cuidado, pois alguns dos programas encontrados neste menu podem ser realmente necessários ao funcionamento do computador, apesar de mesmo assim continuarem sob suspeita. Se ao remover alguns 41-42--26 Hardware Total desses ícones o PC apresentar problemas sérios (por exemplo, o vídeo não funcionar), execute um boot no modo de segurança e coloque de volta na pasta Iniciar os programas que você retirou. Observe que podemos encontrar ainda na seção RUN do arquivo WIN.INI, outros programas que são executados automaticamente na inicialização do Windows. Experimente remover as linhas correspondentes neste arquivo e verifique se os problemas foram resolvidos. Esses programas de execução automática são adicionados durante a instalação de determinados softwares. Por isso muito usuários fazem reclamações como “depois que instalei este software, o computador passou a apresentar problemas”. Um software que ajuda bastante neste tipo de investigação é o MSCONFIG. Use Iniciar / Executar / MSCONFIG. Com este programa podemos desmarcar itens do menu Iniciar, do Registro, dos arquivos de inicialização, etc. Isso torna menos difícil a identificação de softwares problemáticos. Figura 2 O MSCONFIG. 21) PC trava depois da contagem de memória Quando ligamos o computador, o POST (power on self test) entra em execução. A seqüência geral de testes realizadas pelo POST é a seguinte: 1) Teste dos registradores internos do processador 2) Teste do checksum do BIOS – verifica se o BIOS tem erros 3) Inicialização do chipset 4) Teste da RAM do CMOS 5) Inicializa e testa o Timer – 8254 Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-27 6) Inicializa e testa o controlador de DMA – 8237 7) Verifica se a RAM está funcionando 8) Testa a interface de teclado 9) Testa os primeiros 64kB da memória 10) Inicializa e testa os controladores de interrupções 8259 11) Faz testes adicionais nos timers 8254 12) Inicializa o controlador de cache e testa a memória cache externa 13) Carrega valores de inicialização presentes no CMOS 14) Inicializa o vídeo 15) Testa a memória acima dos 64 kB 16) Inicializa o teclado 17) Checa a presença do drive A 18) Inicializa portas seriais, paralelas e de joystick 19) Inicializa a interface de drives 20) Inicializa a interface de disco rígido 21) Procura ROMs nas placas de expansão e as inicializa 22) Inicia a carga do sistema operacional Dependendo do ponto onde o erro ocorre, a mensagem de erro pode ser indicada no vídeo. Caso o vídeo não possa ser usado, o erro é indicado através de uma seqüência de beeps pelo alto falante. Se nem mesmo isso é possível, a única forma de encontrar o motivo do erro é usando placas de diagnóstico (www.spider.com.br) que indicam através de um display hexadecimal, o código que identifica o módulo no qual ocorreu o travamento. 22) Disco rígido reconhecido com capacidade inferior Isto pode ocorrer por vários motivos:       Parâmetros do HD programados de forma errada no Setup Erro no uso do FDISK Função LBA desativada ou BIOS sem LBA BIOS que só reconhece discos até 2 GB BIOS que só reconhece discos até 8 GB BIOS que só reconhece discos de até 32 GB Verifique o Setup - A primeira coisa a fazer é conferir no Standard CMOS Setup os parâmetros do disco rígido que definem a sua capacidade: número de cabeças (Head), número de cilindros (Cyln) e número de setores (Sect). Na maioria dos casos o erro está nesta programação. Tome cuidado com esses parâmetros errados. Quando a pessoa que instala o disco rígido o faz 41-42--28 Hardware Total de forma errada e depois instala o sistema operacional e softwares, será preciso repetir o uso do FDISK, FORMAT e toda a instalação de softwares depois que a capacidade do disco é corrigida pela programação correta dos parâmetros no CMOS Setup. Os dados do disco rígido serão perdidos. Será preciso realizar um backup prévio, para depois regravar os dados originais. Erro no uso do FDISK – Verifique através do FDISK se todo o espaço disponível foi convertido em partições. É possível que o instalador do disco tenha utilizado um espaço menor que o máximo permitido, desperdiçando parte do disco. Use a opção 4 do FDISK para fazer esta checagem. Falta de LBA - Outro problema que pode limitar a capacidade de um disco rígido é a falta da função LBA no Setup. Para discos com capacidades superiores a 504 MB (ou 528 milhões de bytes) é preciso que a função LBA esteja habilitada. Todos os PCs Pentium e superiores possuem a função LBA nos seus BIOS, basta habilitá-las. Desta forma o disco rígido será reconhecido com a sua plena capacidade. Se o disco rígido já continha dados armazenados, será preciso usar novamente o FDISK e o FORMAT, instalar o sistema operacional e softwares, e os dados anteriormente armazenados. Melhor ainda é fazer um backup antes de ativar a função LBA. BIOS antigos - Existem casos de PCs antigos que não possuem LBA no BIOS. Para instalar nesses PCs discos com capacidades superiores a 504 MB, é preciso usar drivers apropriados como o Disk Manager e o EZ Drive. Limites de 2, 8 e 32 GB - Podemos encontrar ainda alguns BIOS que não reconhecem discos rígidos com mais de 2 GB, 8 ou 32 GB, dependendo da sua época. Para instalar discos acima dessas capacidades, precisamos fazer um upgrade de BIOS (o que nem sempre é recomendável) ou usar programas como o Disk Manager e o EZ Drive. 23) Erros de leitura no disco rígido Algumas possíveis causas para este problema são:    Problemas na fonte ou na rede elétrica Um problema de hardware está prestes a acontecer Disco rígido está com setores defeituosos Fonte e rede elétrica - A instalação de um bom estabilizador de voltagem resolverá o problema. Meça as tensões da fonte, e se possível o seu ripple, 41-42-29 Capítulo 42 – Manutenção corretiva usando uma placa (www.spider.com.br). testadora de fontes como a Power Sentry Maus contatos – Podem ocorrer por afrouxamento gradual dos conectores, causado por vibração, ou então pela ação da poeira e umidade. HD defeituoso - É possível que o disco rígido esteja começando a apresentar sinais de cansaço, no caso de discos antigos, ou que esteja com um defeito de fabricação começando a aparecer. O problema também pode estar na interface IDE. Se o instalador não tomou os devidos cuidados com a eletricidade estática, o chipset pode ter ficado parcialmente danificado. O defeito pode estar começando a se manifestar. Seja por um defeito no disco rígido, seja na interface IDE, a ocorrência de erros de leitura é um mau sinal. É preciso realizar um backup dos dados importantes, pois o disco rígido poderá deixar de funcionar a qualquer momento. Use um software de diagnóstico - Devemos ainda executar testes repetitivos de acesso ao disco rígido, usando programas de diagnóstico, para verificar se os problemas realmente ocorrem com freqüência (por exemplo, sempre que for acessada uma determinada trilha), ou se ocorrem de forma mais aleatória. Se for mesmo aleatória, o problema pode estar na interface IDE, ou na fonte, ou na rede elétrica. Discos rígidos antigos - Particularmente no caso de discos antigos, podem ocorrer problemas pelo fato da interface IDE estar fazendo transferências em uma velocidade mais alta que o disco rígido permite. Experimente reduzir a velocidade de transferência, alterando os seguintes itens do CMOS Setup: IDE block mode : desabilitar IDE 32 bit : desabilitar transfers PIO Mode : programe com zero IDE Ultra DMA : desabilitar Setores danificados - O disco rígido pode ainda estar com setores danificados. O que devemos fazer nesse caso é usar programas como o Scandisk e o Norton Disk Doctor. Esses programas fazem uma checagem na superfície do disco à procura de setores defeituosos. Ao encontrar, marcam na FAT como bad blocks os clusters nos quais esses setores estão 41-42--30 Hardware Total localizados. Desta forma não serão utilizados, e não poderão colocar em risco os dados. 24) Contagem de memória incompleta Defeito nas memórias - Um erro nesta contagem indica que existem memórias defeituosas, ou então um mau contato nos seus soquetes. Faça então uma limpeza de contatos nas memórias e nos soquetes, e experimente fazer testes por substituição. Memórias erradas - Verifique também se os tipos de memória estão corretos. Usar memórias de fabricantes diferentes dentro do mesmo banco, ou então com tempos de acesso diferentes, pode não funcionar. O que não funciona de forma alguma é misturar, dentro do mesmo banco, memórias de tipos diferentes (FPM x EDO), de capacidades diferentes (ex: 8M + 16M), ou deixar um banco de memória incompleto. Observe também que muitas placas de CPU podem operar com memórias EDO, FPM e SDRAM, mas nem sempre é permitido misturar SDRAM com outros tipos de memória, mesmo que em bancos diferentes. 25) PC reseta sozinho Problemas de hardware podem fazer um PC resetar sozinho. São os mesmos tipos de anomalias que causam travamentos e falhas no Windows, portanto para resolver este tipo de problema você deve ler o item 20 deste roteiro. Além disso podem estar ocorrendo outros problemas apresentados a seguir: 110/220 volts - Quando a fonte está configurada para 220 volts, mas o PC é ligado em uma rede de 110 volts, em geral funciona, mas fica muito sensível a quedas de tensão, e o circuito de RESET da placa de CPU poderá disparar. Verifique portanto se a chave está configurada com a tensão correta. Conflitos de hardware - Também os conflitos de hardware, principalmente os de IRQ e DMA podem fazer o computador apresentar diversas anomalias, inclusive resetar sozinho. Use as técnicas usuais para eliminação de conflitos de hardware. Problema de software - É possível que você esteja executando um programa que realiza uma operação ilegal a ponto de resetar o computador. Se o problema ocorre sempre durante o uso de um certo programa, isto pode ser um bug do próprio programa, um problema sem solução, a não ser esperar pela sua próxima versão. 41-42-31 Capítulo 42 – Manutenção corretiva 26) Travamento na finalização do Windows Ao usarmos o comando Desligar do Windows, aparece aquela tela dizendo: Aguarde enquanto o seu computador está sendo desligado. A tela fica paralisada sem prosseguir, ou então fica toda escura, mas sem apresentar a mensagem Seu computador já pode ser desligado com segurança. As causas desse problema são quase tão obscuras quanto os travamentos e falhas no Windows. Em geral não é causada por defeitos no computador, e sim por conflitos entre softwares. São três as principais fontes deste problema: a) Gerenciamento de energia b) Conflitos na memória superior c) Programas ativos d) Bugs no driver de vídeo Desabilite o Gerenciamento de Energia no CMOS Setup. Desabilite-o também no Gerenciador de Dispositivos, na seção Dispositivos do Sistema. Em cada item, aplique um clique duplo e marque a opção “Desativar neste perfil de hardware”. Figura 3 Desabilitando o gerenciamento de energia. Esta recomendação é feita pela própria Microsoft. Experimente esta receita da própria Microsoft e verifique se o seu problema foi resolvido. A Microsoft explica que além do gerenciamento de energia, programas que são executados na inicialização do Windows (Iniciar / Programas / Iniciar) e na seção RUN do arquivo WIN.INI também podem causar travamentos 41-42--32 Hardware Total durante o desligamento. Também pode ocorrer o mesmo tipo de problema quando alguma placa possui RAM ou ROM na área de UMB. A forma mais simples de verificar isso é retirar o gerenciador EMM386.EXE do CONFIG.SYS. No item 20 deste roteiro mostramos como investigar conflitos causados por programas do menu Iniciar e por placas que usam memória superior. Uma solução mais elegante que desativar o gerenciamento de energia é instalar uma versão mais nova dos drivers do chipset da placa de CPU. Podem ser obtidos no site do fabricante desta placa. No caso do Windows 98, use o comando Windows Update e instale o Suplemento de Desligamento, um “remendo” que conserta vários desses problemas no Windows 98. Não deixe também de atualizar o driver da placa de vídeo, em muitos casos isso resolve o problema. 27) Vírus É preciso utilizar um programa anti-vírus para resolver este problema. 28) Windows trava na inicialização Ao ligarmos o PC, é dado início ao carregamento do Windows, e durante este processo já durante o carregamento do ambiente gráfico, ocorre o travamento. Algumas possíveis causas deste problema são:     Componentes sensíveis à temperatura Conflitos de hardware Conflitos entre drivers Programas do menu Iniciar Temperatura - Quando o travamento da inicialização do Windows ocorre apenas quando o computador é ligado pela primeira vez, não ocorrendo novamente quando é resetado ou mesmo desligado e ligado novamente, significa que o problema ocorre apenas quando o computador “está frio”. Recomendamos que seja tentado o boot no modo MS-DOS. Se mesmo assim ocorrer o travamento, significa que o problema não tem nenhuma relação com o Windows, e sim com algum componente sensível à temperatura, ou seja, não funciona quando está muito frio. Se o travamento ocorre também no modo MS-DOS significa que o componente comprometido é um dos que é utilizado em um boot pelo MS-DOS: placa de CPU, placa de vídeo, memória, disco rígido. Leia mais adiante neste capítulo a seção Componentes sensíveis à temperatura. Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-33 Conflitos de hardware - Se o travamento na inicialização do Windows ocorre várias vezes seguidas, mesmo depois de usar o botão RESET, significa que o problema não tem relação alguma com a temperatura. Pode ser um problema causado por hardware ou por software. A melhor coisa a fazer é executar um boot no modo de segurança e procurar por conflitos de hardware através do Gerenciador de Dispositivos. Investigando os dispositivos de hardware - Se depois de iniciar o Windows em modo de segurança não for detectado nenhum conflito, o problema pode estar em determinados drivers, entrando em conflito com outros drivers ou causando incompatibilidades no seu carregamento. Digamos que estejamos suspeitando que o problema é causado pelo modem. Devemos acessar o quadro de propriedades do modem no Gerenciador de Dispositivos e marcar a opção Desativar neste perfil de hardware. Executamos então uma nova partida normal no Windows. Se o travamento deixar de ocorrer, significa que o conflito está relacionado com o modem. Podemos repetir este processo para cada um dos demais dispositivos instalados, até descobrir qual é o responsável pelo conflito. BOOTLOG.TXT - Neste arquivo, localizado no diretório raiz do drive C, é registrada toda a atividade realizada no processo de boot. Se ocorrer um travamento, podemos checar o final deste arquivo para saber qual foi a última atividade executada. Sabendo o nome do arquivo envolvido podemos descobrir onde está localizado e descobrir com que este arquivo está relacionado. O arquivo BOOTLOG.TXT não é gerado de forma automática a cada operação de boot. Para que seja gerado, pressione F8 no início do boot para que seja apresentado o menu de inicialização do Windows. No menu de inicialização apresentado, escolha a opção 2 – LOG (BOOTLOG.TXT). Programas do menu Iniciar – É possível que o problema esteja sendo causado por algum programa do menu Iniciar, ou então pela seção RUN do arquivo WIN.INI. Faça a checagem desses pontos, conforme mostramos no item 20 deste roteiro. Travamento no início do boot - O boot também pode travar durante o processamento do CONFIG.SYS ou do AUTOEXEC.BAT, ou mesmo durante o carregamento de alguns drivers de modo real que são automaticamente inicializados pelo Windows. Para verificar, pressione F8 no início do processo de boot. Quando for apresentado o menu de inicialização, pressione Shift-F8 para que seja feita a confirmação passo a 41-42--34 Hardware Total passo. No menu, escolha a opção Normal. O processo de boot prosseguirá, e a cada carregamento será perguntado S/N. Responda S para as perguntas e verifique o nome do programa ou driver no qual ocorreu o travamento. Atualize os drivers – Muitas vezes os problemas ocorrem devido a bugs s conflitos nos drivers, mesmo quando o hardware está em perfeitas condições. Antes de mais nada, atualize os drivers do chipset, encontrados no site do fabricante da placa de CPU. Depois atualize os drivers de vídeo, som, modem e demais dispositivos. 29) Erros de leitura nos disquetes Em geral isto ocorre quando as cabeças de leitura estão sujas. Faça uma limpeza de cabeças. Se não resolver o problema, faça uma medida de velocidade usando um software de diagnóstico. Verifique as conexões e em último caso, substitua o drive. Testando a fonte de alimentação O teste de fonte de alimentação consiste em medir as suas tensões e o seu ripple. As melhores formas de fazer esta medida são através de um osciloscópio, ou então com placas testadoras de fonte, como é o caso da Power Sentry. Alternativamente, podemos fazer o teste através de um multímetro, preferencialmente digital. As tensões da fonte devem apresentar valores dentro das faixas descritas na tabela abaixo. Tensão +5 V -5V +12 V - 12 V + 3,3 V Tolerância - 4%, +5% - 5%, +5% - 4%, +5% - 5%, +5% - 3%, +3% Faixa permitida 4,80 V a 5,25 V -4,75 V a –5,25 V 11,48 V a 12,60 V -11,40 V a –12,60 V 3,2 V a 3,4 V Além de conferir as tensões, é preciso também conferir o ripple, que é uma rápida variação superposta às tensões contínuas. Nos osciloscópios e testadores de fontes, podemos fazer a leitura direta do ripple. Os valores recomendados são apresentados na tabela acima. Quanto menor for o ripple, melhor será a qualidade das tensões. O ideal é que seja menor que 200 milivolts nas tensões de +5, -5 e +3,3 volts. Nas tensões de +12 e –12 volts, é aceitável um ripple de no máximo 300 milivolts. É possível medir o ripple com um multímetro digital, usando a escala AC, mas a precisão da medida não é boa. O multímetro pode estar indicando um ripple de 150 mV, e na verdade ser de 500 mV. O erro é devido ao fato Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-35 do multímetro em geral ser capaz de medir tensões alternadas de até 1 kHz. Ripples podem apresentar freqüências maiores (10 kHz, por exemplo), e o multímetro não é capaz de medi-las corretamente. De qualquer forma, se um multímetro digital indicar um ripple fora da faixa permitida na tabela acima, pode ter certeza de que o ripple verdadeiro é bem maior, caracterizando uma fonte problemática. Conserto da placa de CPU Muito pouco pode ser feito em termos de conserto de uma placa de CPU moderna. Essas placas não foram feitas para serem consertadas. Se realmente existir um defeito, é provável que seja necessário fazer a substituição por uma nova. Veremos agora alguns pontos que devem ser tentados antes de condenarmos uma placa, bem como alguns tipos de consertos que podem funcionar. Lembre-se que a troca da placa de CPU por uma nova pode ser uma opção altamente vantajosa. Além de termos maior desempenho, evitamos consumir um número muito grande de horas de laboratório, o que pode acabar custando mais caro que uma placa nova. Montagem por partes - A pesquisa por defeitos em uma placa de CPU envolve testes com o menor número possível de componentes. Primeiro ligamos a placa de CPU na fonte, no botão Reset e no alto falante. Instalamos também memória RAM, mesmo que em pequena quantidade. O PC deverá funcionar, emitindo beeps pelo alto falante. A partir daí, começamos a adicionar outros componentes, como teclado, placa de vídeo, e assim por diante, até descobrir onde ocorre o defeito. Nessas condições, o defeito provavelmente não está na placa de CPU, e sim em outro componente defeituoso ou então causando conflito. Confira os jumpers - Todos os jumpers da placa de CPU devem ser checados. Erros na programação dos clocks e voltagens do processador impedirão o seu funcionamento. Chipset danificado - Quando temos uma placa de diagnóstico, a detecção de problemas pode ser muito facilitada. Mesmo quando a placa de CPU está inativa, alguns códigos de POST podem ser exibidos. Se o código diz respeito a um erro nos controladores de DMA, controladores de interrupção ou timers (circuitos que fazem parte do chipset), podemos considerar a placa como condenada, já que não será possível substituir o chipset. BIOS danificado - Uma placa de CPU pode estar ainda com o BIOS defeituoso (uma placa de diagnóstico apresentaria este resultado, o display 41-42--36 Hardware Total ficaria apagado). Não é possível substituir o BIOS pelo de outra placa (a menos que se trate de outra placa de mesmo modelo), mas você pode, em laboratório, experimentar fazer a troca. Se beeps forem emitidos, ou se uma placa de diagnóstico passar a apresentar valores no display, fica caracterizado que o BIOS original está defeituoso ou apagado. Capacitor danificado - A placa de CPU pode estar com algum capacitor eletrolítico danificado. Com o passar dos anos, esses capacitores podem apresentar defeitos, principalmente assumindo um comportamento de resistor, passando a consumir corrente contínua. Desta forma, deixam de cumprir o seu papel principal, que é fornecer corrente aos chips durante as flutuações de tensão. Toque cada um dos capacitores e sinta a sua temperatura. Se um deles estiver mais quente que os demais, provavelmente está defeituoso. Faça a sua substituição por outro equivalente ou com maior valor de tensão, de capacitância e de faixa de temperatura. Figura 4 Capacitor eletrolítico. Cristais danificados – As placas de CPU possuem vários cristais, como os mostrados na figura 5. Esses frágeis componentes são responsáveis pela geração de sinais de clock. Os cristais mais comuns são apresentados na tabela abaixo. Freqüência 32768 Hz 14,31818 MHz 24 MHz Função Este pequeno cristal, em forma de cilindro, gera o clock para o CMOS. Define a base para contagem de tempo. Nos PCs antigos, este cristal servia apenas para gerar o sinal OSC que é enviado ao barramento ISA. Sem ele a placa de vídeo pode ficar total ou parcialmente inativa. Algumas placas de expansão também podem deixar de funcionar quando o sinal OSC não está presente. Algumas placas de diagnóstico são capazes de indicar se o sinal OSC está presente no barramento ISA. Nas placas modernas este cristal é importantíssimo, pois é usado como referência pelo chip gerador de clocks, e a partir dele é gerado o clock do processador, das memórias, dos barramentos, etc. Portanto quando este cristal está danificado o computador fica totalmente inativo. Este cristal é responsável pela geração do clock para o funcionamento da interface para drives de disquetes. Quando este cristal está danificado, os drives de disquete não funcionam. 41-42-37 Capítulo 42 – Manutenção corretiva Figura 5 Cristais de uma placa de CPU. Nem todos os clocks são gerados diretamente por cristais. Existem chips sintetizadores de clocks, como o CY2255SC, CY2260, W48C60, W84C60, CMA8863, CMA8865, CY2273, CY2274, CY2275, CY2276, CY2277, ICS9148BF, W48S67, W48S87, entre outros. Esses chips geram o clock externo para o processador e outros clocks necessários à placa de CPU, como por exemplo o clock necessário ao barramento USB. Todos esses clocks são gerados a partir de um cristal de 14,31818 MHz, o mesmo responsável pela geração do sinal OSC. Nessas placas, se este cristal estiver danificado, não apenas o sinal OSC do barramento ISA será prejudicado – todos os demais clocks ficarão inativos, e a placa de CPU ficará completamente paralisada. Normalmente os chips sintetizadores de clocks ficam próximos ao cristal de 14,31818 MHz e dos jumpers para programação do clock externo do processador. Dificilmente esses chips ficam danificados, mas o cristal pode quebrar com um pequeno choque mecânico. Figura 6 Um chip sintetizador de clock. Observe o cristal 14.31818 MHz ao seu lado, bem como os jumpers para selecionamento do clock externo do processador. Reguladores de voltagem – Esses são os componentes responsáveis por gerar as tensões necessárias aos processadores. Recebem em geral 5 volts ou 41-42--38 Hardware Total 3,3 volts (dependendo da fonte) e geram tensões de acordo com as voltagens interna e externa requeridas pelos processadores. As saídas dos reguladores podem ser medidas com um multímetro, e em caso de defeito (normalmente o regulador fica frio e com 0 volts na saída) é possível ser feita a substituição por um similar. Encontrar um regulador similar pode ser uma tarefa árdua. Uma forma simples mas que depende de sorte é encontrar um regulador bom em uma placa de sucata. Outra forma é usar o número do componente para fazer uma busca na Internet, localizando o seu datasheet no site do fabricante. A partir daí podemos procurar nas lojas de eletrônica, um outro regulador com mesmas características de pinagem, tensão e potência. É trabalho para quem está altamente envolvido com eletrônica, por isso muitas assistências técnicas preferem condenar a placa e instalar uma nova. Figura 7 Reguladores de voltagem. Interface de teclado – Muitas placas de CPU produzidas até aproximadamente 1997 utilizam uma interface de teclado formada pelo chip 8042. Em geral este chip possui a indicação Keyboard BIOS. Todos esses chips são compatíveis. Em caso de mau funcionamento na interface de teclado, você pode procurar obter este chip em uma placa de CPU danificada, encontrada à venda em sucatas eletrônicas. Figura 8 Interface de teclado 8042. 41-42-39 Capítulo 42 – Manutenção corretiva Troca do processador – A culpa de todo o problema pode ser o próprio processador, por estar danificado. Você pode fazer o teste instalando em seu lugar outro processador equivalente, ou então outro modelo que seja suportado pela placa de CPU. Neste caso será preciso, antes de ligá-la com o novo processador, configurar corretamente os jumpers que definem os clocks e voltagens do processador. Instale uma interface auxiliar – Uma placa de CPU pode ficar com uma determinada interface danificada. Como essas interfaces estão localizadas nos chips VLSI, é inviável consertá-las. Para não condenar a placa só por causa de uma interface, podemos desabilitar no CMOS Setup a interface danificada e deixar a placa funcionar sem esta interface. Uma COM1 não fará falta, pois podemos ligar o mouse na COM2, ou então na interface para mouse padrão PS/2. Uma outra solução é instalar uma placa IDEPLUS de 16 bits. Devemos deixar esta placa com todas as suas interfaces desabilitadas (isto é feito através dos seus jumpers) e habilitar apenas a interface correspondente à que está defeituosa na placa de CPU. O custo desta placa IDEPLUS é muito menor que o de uma placa de CPU nova. Vazamento da bateria - Baterias de níquel-cádmio podem vazar, deixando cair um ácido que deteriora as trilhas de circuito impresso à sua volta. Você verá na parte afetada, uma crosta azul, que é o resultado da reação entre o ácido e o cobre das trilhas de circuito da placa. Quando a área deteriorada é muito grande, é preciso descartar a placa de CPU. A figura 9 mostra um vazamento que não chegou a causar estragos significativos. Figura 9 Uma bateria com vazamento. Observe o ataque que o ácido fez na placa. Quando isto ocorre devemos antes de mais nada retirar a bateria. Usamos spray limpador de contatos e algodão para limpar a parte corroída. Pode ser possível recuperar a área afetada, raspando os terminais dos componentes (em geral não existem chips próximos da bateria, apenas resistores, capacitores, diodos, etc) e reforçando a soldagem. Também pode ser necessário reconstruir trilhas de circuito impresso corroídas pelo ácido. Use uma pequena lixa para raspar a parte afetada do cobre, e aplique sobre o cobre limpo, uma camada de solda. Solde uma nova bateria e deixe o PC 41-42--40 Hardware Total ligado para carregá-la. Se as funções do PC estiverem todas normais, a placa de CPU estará recuperada. Use esmalte de unhas transparente para cobrir a área da placa na qual foi feito o ataque pelo ácido. O cobre exposto poderá oxidar com o tempo, e o esmalte funcionará como o verniz que os fabricantes aplicam sobre as placas para proteger o cobre da oxidação. Se continuar com problemas será preciso comprar uma nova placa de CPU. Figura 10 Protegendo a placa mãe com cola plástica. Veja o estrago que a placa de CPU da figura 10 sofrerá em caso de vazamento da bateria. Logo ao seu lado existe um chip VLSI, no caso o Super I/O, que se estragar, deixará o PC sem interface de disquetes, seriais, paralela, CMOS e várias outras funções. Você pode reduzir bastante o risco de dano por vazamento, cobrindo a área em torno da bateria com cola plástica. Espere algumas horas até a cola secar, antes de ligar novamente o computador. É melhor comprar uma placa nova – Uma placa de CPU pode estar com um chip VLSI danificado, ou uma trilha partida, ou ainda um capacitor, diodo, bobina ou transistor danificado. Chegamos ao ponto em que para consertar a placa seria necessário usar um osciloscópio, ter o esquema da placa, equipamento especial para soldagem e dessoldagem de componentes VLSI, e principalmente, chips VLSI para reposição. Levando em conta que o preço de uma placa nova é relativamente baixo, não vale a pena investir nesses equipamentos, e nem perder várias horas neste tipo de conserto. É hora de desistir de consertar a placa e comprar uma nova. Troca de slot Os slots podem apresentar maus contatos causados pela poeira e umidade, ou então ficarem frouxos por excesso de manuseio, depois que placas são encaixadas e retiradas algumas dezenas de vezes. Em computadores antigos, os slots podem começar a apresentar este tipo de problema, principalmente o afrouxamento. Se uma placa de expansão apresenta anomalias, não esqueça de fazer uma limpeza de contatos nos slots e no conector de borda Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-41 da placa. Se mesmo assim o problema persistir, não deixe de experimentar conectar a placa em outros slots. A20 O A20 é um sinal digital responsável pelo acesso aos primeiros 64 kB da memória estendida, a área conhecida como HMA (High Memory Area). Nos PCs antigos, este controle era feito pelo chip 8042, que além de controlar o teclado, tem ainda esta função adicional. A maioria dos chipsets modernos têm um recurso de controlar diretamente o A20 por um método mais rápido que o oferecido pelo 8042. Nesses casos, o CMOS Setup possui um comando relacionado com o funcionamento do A20. Existem opções como Normal e Fast. Se forem observados problemas no acesso à memória estendida, programe este item como Normal. Componentes sensíveis à temperatura Este é um dos piores defeitos, mais difíceis de serem detectados. Podemos dividi-los em duas categorias. São defeitos que ocorrem nas situações:   Quando o PC está frio Depois que o PC esquenta Em ambos os casos, temos algum componente que não está funcionando na faixa de temperatura normal. Os componentes eletrônicos em geral podem operar em temperaturas baixas como 0C e altas como 50C. Certos componentes admitem faixas ainda mais amplas, como os processadores que podem chegar a quase 100C. Por defeitos de fabricação, ou até mesmo deterioração, alguns componentes podem apresentar desvios na sua faixa de funcionamento. Os seus componentes analógicos são os mais sensíveis a desvios de temperatura. A forma de fazer a detecção deste tipo de problema é através de substituições, mas a sensibilidade à temperatura é um fator que pode complicar. Se o defeito só aparece depois que o computador está ligado por alguns minutos, é preciso fazer a substituição da peça suspeita e deixar o PC ligado durante alguns minutos para decidir se a troca resolveu ou não o problema. Se o problema só ocorre com o computador frio, é preciso esperar o computador esfriar antes de fazer a troca de uma placa suspeita. Neste tipo de testes podemos utilizar dois recursos que facilitarão a investigação: aquecedor e spray congelante. Se o problema só ocorre 41-42--42 Hardware Total quando o equipamento está frio, aplique o spray congelante sobre os componentes suspeitos para verificar se o problema se manifesta. Se não for manifestado, significa que o componente que você trocou deve ser o culpado. Da mesma forma, use um secador de cabelos para esquentar as placas do computador. Se o defeito não se manifestar depois de um aquecimento, significa que a peça que você trocou deve ser a problemática. O uso de aquecedor/secador e spray congelante requer muita paciência. Problemas de aquecimento continuarão sendo difíceis de detectar, mas com a ajuda desses dois recursos, a pesquisa ficará um pouco menos difícil. Problemas com o monitor Provavelmente o seu monitor tem assistência técnica no Brasil. Mesmo que você não encontre, é muito possível que uma assistência técnica não autorizada consiga consertá-lo. Muitos fabricantes de monitores já estão estabelecidos no Brasil, e a disponibilidade de assistência técnica é satisfatória. Em geral não vale a pena para um técnico especializado em hardware digital, ser especializado também em monitores. Já um bom técnico de TV pode fazer um curso e obter esquemas, e assim conseguir consertar a maioria dos modelos. Aliás por falar em esquemas de monitores, podemos conseguir de praticamente todos os modelos na Esquemateca Vitória (Rua Vitória, 379/383 – Centro, São Paulo SP, tel 0xx11-221-0105 e 221-0683). Basta ligar e dizer o modelo, e caso o tenham, farão uma cópia e enviarão pelos correios mediante o pagamento de uma pequena taxa. Manutenção preventiva para o monitor Mantenha a parte externa do monitor sempre limpa, isenta de poeira. Use um pano úmido para fazer a limpeza. Coloque uma capa plástica quando não estiver usando, e use também um saquinho de sílica gel. Não coloque objetos sobre o monitor e deixe um bom espaço livre nas suas partes superior, laterais e traseira para facilitar a dissipação de calor. Não coloque perto do monitor, caixas de som que não sejam próprias para informática, com blindagem magnética. Caixas de som comuns poderão magnetizar as bobinas de deflexão, provocando distorções permanentes na imagem. Desligue o monitor e o computador antes de fazer ou desfazer qualquer conexão, e puxe sempre pelos conectores, e nunca pelo cabo. Evite operar com o brilho máximo no monitor, pois isto causará o seu desgaste ao longo dos anos. Utilize protetores de tela que mantenham a maior parte da imagem na cor preta. Leia o manual Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-43 A perda de sincronismo na imagem em altas resoluções, ou então a incômoda cintilação (flicker) são problemas de configuração comuns em qualquer monitor. Para resolvê-los, você precisará regular as freqüências de varredura horizontal e vertical, através do quadro de configurações de vídeo ou de um utilitário como o Display Doctor. Ao fazer esta regulagem, você precisará de uma informação muito importante existente no seu manual: Qual é a máxima freqüência horizontal suportada pelo monitor, e quais as máximas freqüências verticais que podem ser usadas em cada resolução. Placa de deflexão e fonte É preciso ter muita coragem para abrir um monitor, pois neles são encontradas altas voltagens, da ordem de alguns milhares de volts. Pode ser muito perigoso para alguém que não esteja acostumado com este tipo de circuito. Fora este perigo, aplicam-se as mesmas normas para limpeza de contatos eletrônicos: removemos a poeira e usamos spray limpador de contatos sobre os conectores. Alguns componentes do monitor, como é o caso dos potenciômetros, podem ser limpos com spray limpador de contatos eletrônicos. O problema é a dificuldade em identificar qual é o potenciômetro responsável por uma determinada falha na imagem. Se o potenciômetro for externo (controle de brilho, contraste, largura, etc.) é até mesmo simples fazer a sua substituição em caso de mau contato. Esses potenciômetros em geral são encontrados à venda em lojas especializadas em material eletrônico. Também é relativamente fácil substituir um capacitor eletrolítico que tenha apresentado vazamento. Note entretanto que todas essas tarefas podem ser difíceis mesmo para um técnico especializado em eletrônica digital, apesar de poderem ser fáceis para um técnico especializado em eletrônica analógica. Nossa recomendação é: se você não tem intimidade com circuitos analógicos e de alta tensão, não se aventure em consertar o monitor. Procure uma assistência técnica especializada. Limpeza de contatos As placas do computador podem apresentar maus contatos causados pela poeira e umidade. A limpeza de contatos deve ser feita tanto na manutenção preventiva como na corretiva. Em ambos os casos o procedimento é o mesmo: 1) Desmontar o computador 2) Limpar a poeira 3) Limpar os contatos eletrônicos 4) Montar o computador 41-42--44 Hardware Total Limpando a poeira Para fazer uma boa limpeza de poeira em um computador, você precisará do seguinte material:    Pincel seco Perfex Míni aspirador de pó Depois de retirar as placas e drives, comece com a limpeza do gabinete. Passe o pincel no ventilador da fonte de alimentação, no qual existe em geral muita poeira. Use o pincel também nos cantos internos do gabinete. O gabinete em geral possui, na sua parte frontal, ranhuras para entrada de ar. Passe o pincel também nessas ranhuras. Passe então um pano tipo Perfex umedecido em água pura em todas as partes lisas do interior do gabinete. Lave o pano e repita o processo. Depois do gabinete estar bem limpo, passe outro Perfex seco. Não é possível limpar placas, conectores e drives com Perfex. Nesse caso deve ser usado o pincel. Passe o pincel pelas placas e pelos conectores como se estivesse "varrendo" a poeira. Passe por dentro dos slots mas cuidado para não deixar cair nenhum pêlo do pincel dentro dos slots. Passe nos drives de disquetes, no disco rígido e no drive de CD-ROM. Os cabos flat podem acumular muita poeira. Remova a poeira dos seus conectores usando o pincel. Pode usar também o míni-aspirador. Use o perfex úmido para limpar toda a extensão do cabo. Passe o perfex úmido também nos fios que partem da fonte de alimentação. Limpe também com pincel o cooler que é acoplado ao processador. Sua pequena hélice normalmente acumula muita poeira. Limpando os contatos Todos os conectores do tipo edge (ou de borda) podem ser limpos com o auxílio de uma borracha. São eles: Conectores das placas de expansão Conectores dos módulos de memória DRAM Conectores dos módulos de memória COAST (cache) Conectores dos drives de disquetes de 5 1/4" 41-42-45 Capítulo 42 – Manutenção corretiva Figura 11 Conector de borda de uma placa de expansão PCI. Esses conectores são cobertos por uma finíssima camada de ouro, que nunca deve ser raspada ou lixada, pois dessa forma o ouro será removido, deixando exposto o cobre que fica por baixo, que se oxida facilmente. A borracha remove o mau contato nesse tipo de conector sem o perigo do desgaste da camada de ouro. Durante a limpeza com borracha, a placa a ser limpa deve estar longe do computador e das outras placas. Os resíduos de borracha não devem ficar na placa que está sendo limpa e nem cair sobre outras placas. Usamos o pincel seco para remover os resíduos de borracha do conector. O mau contato também pode ser eliminado através de raspagem, mas este método requer muito cuidado, e deve ser usado apenas quando temos certeza de que o conector está oxidado. Não devemos usar a raspagem em conectores banhados a ouro, pois a fina camada será removida, deixando o cobre exposto. A raspagem pode ser feita com uma ponta de metal afiada, uma lixa de unhas ou uma lixa de metal fina. Pode ser aplicada nos seguintes pontos: a) Pernas de chips b) Pinos de conectores de alimentação da placa de CPU e de drives c) Qualquer conector do tipo "macho", desde que não seja dourado. A raspagem deve ser feita levemente, caso contrário o conector pode ficar deteriorado. O componente raspado não deve ficar próximo de outras placas para que resíduos de metal não caiam sobre estas. Após a raspagem usamos o pincel para limpar os resíduos. Por último, devemos limpar bem o pincel para eliminar eventuais resíduos de metal. Alguns chips de encapsulamento DIP (o BIOS, o 8042 e memórias SRAM, por exemplo) podem ficar com as “perninhas” bastante oxidadas. Quando as pernas de um chip forem raspadas, alguns cuidados devem ser tomados: 41-42--46 Hardware Total 1) Evitar tocar nas pernas dos chips. 2) Não forçar demais para não dobrar as pernas dos chips. 3) Não raspar excessivamente. Os chips também possuem seus pinos cobertos por uma camada de estanho, não tão fina quanto a de ouro existente nos conectores, mas que pode terminar em caso de exagero. Depois de eliminar toda a poeira de limpar os contatos usando uma borracha, ou eventualmente por raspagem, devemos fazer uma aplicação de spray limpador de contatos eletrônicos. Devemos aplicá-lo nos seguintes pontos:    pernas de chips interior dos soquetes qualquer tipo de conector, macho ou fêmea Duas precauções importantes devem ser tomadas na limpeza com spray: 1) Antes da limpeza com spray, toda a poeira deve ser eliminada. 2) Antes de refazer uma conexão devemos esperar o spray secar. O spray limpador de contatos é totalmente inofensivo para as placas e os circuitos. Pode ser usado em qualquer ponto do computador. Não esqueça que devemos evitar o uso de sprays baseados no gás freon, pois ele ataca a camada de ozônio. Dê preferência aos sprays “ecológicos”, que não usam freon. Limpadores de ferrugem como o WD-40 não devem ser usados em componentes eletrônicos. Limpeza rápida Em manutenção corretiva, nem sempre fazemos como primeira tentativa, uma limpeza geral de contatos. Por exemplo, se temos a desconfiança de que existe um mau contato nos módulos de memória, fazemos a limpeza apenas nesses módulos e nos seus soquetes. Depois de descobrir o defeito, podemos com mais calma fazer uma limpeza completa de poeira e contatos em todo o computador. Para limpar os contatos dos módulos de memória, retiramos os módulos e limpamos seus conectores de borda usando uma borracha. Usamos um pincel para remover os resíduos de borracha. Limpamos os soquetes usando um pincel, e finalmente aplicamos spray limpador de contatos nos soquetes e nos conectores dos módulos de memória. Esperamos o spray secar e Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-47 instalamos as memórias em seus soquetes. Podemos agora ligar o computador e testar se os problemas na memória desapareceram. O processo é o mesmo para outras conexões. Por exemplo, se suspeitamos de um mau contato no cabo flat do disco rígido, fazemos a limpeza apenas dos conectores da interface IDE e do disco rígido, além dos conectores existentes no cabo flat. Nesses conectores, tanto macho como fêmea, usamos o pincel, opcionalmente o míni aspirador, e a seguir o spray. Mau contato em cabos Além das placas e conectores, os cabos também podem apresentar maus contatos. Isto em geral ocorre com os cabos externos ao computador, que ao serem muito manuseados, podem ter alguns dos seus fios internos partidos. As regras gerais para evitar este tipo de problema são: a) Ao remover um cabo, nunca puxe pelo cabo, e sim pelo conector b) Evite manusear e dobrar o cabo excessivas vezes Os fios dos cabos são soldados ou grampeados nos pinos do seu conector. Quando fazemos uma desconexão puxando o cabo, essas ligações podem ficar rompidas, resultando em maus contatos, ou então dano total. Alguns usuários têm o mau hábito de mover o teclado excessivas vezes. Movem o teclado sobre a mesa, colocam-no para o lado com o objetivo de deixar mais espaço livre na mesa, depois colocam o teclado no colo, depois na mesa, e assim por diante. Com o passar do tempo, mau contatos podem surgir no cabo, principalmente nos pontos onde é mais flexionado. Também os cabos internos do PC podem apresentar maus contatos, mas isto geralmente ocorre quando o seu manuseio é excessivo. Se um PC sofreu muitas expansões ou se foi à assistência técnica várias vezes, e as desconexões dos cabos flat não foram feitas com cuidado (puxando pelo cabo, e não pelo conector), esses cabos poderão apresentar problemas de uma hora para outra. A forma mais prática de resolver o problema é fazendo uma substituição, já que esses cabos, mesmo sendo reparados, em geral não ficam bons. Diferente é a situação dos cabos externos do computador. Cabos de impressora, por exemplo, podem ser consertados, ou então substituídos por um novo. Já os cabos de teclado nem sempre podem ser substituídos. O mesmo ocorre com cabos do mouse, do scanner, do joystick e de outros 41-42--48 Hardware Total dispositivos. O principal sintoma de um fio partido em um cabo externo é que o dispositivo ora funciona, ora não funciona, dependendo do flexionamento que é dado no cabo. Entre os cabos que valem a pena serem substituídos no caso de defeito, citamos:        Cabos flat Cabos de impressora Extensão RJ-11 do modem Cabos de força Extensão P2 – RCA da placa de som Cabo de vídeo do monitor Cabos de rede Todos esses cabos são encontrados à venda com muita facilidade nas lojas especializadas em hardware e suprimentos. Seu custo não é elevado, e sua aquisição é mais vantajosa que o grande tempo perdido na tentativa de um reparo por soldagem. O conserto é a solução mais indicada para os seguintes cabos:       Cabo do teclado Cabo do mouse Cabo do scanner Cabo do joystick Cabo do microfone Cabos que são presos ao próprio dispositivo Esses cabos em geral não são vendidos separadamente. Para trocá-los, é preciso comprar um dispositivo novo. Por exemplo, não trocamos um cabo de mouse, e sim, compramos um mouse novo. Se o custo de um equipamento novo for elevado, pode valer a pena consertar o cabo com problemas. Consertando o cabo Para consertar um cabo você precisará de solda, ferro de soldar, sugador de solda, fita isolante, alicate de bico e alicate de corte. É preciso identificar qual é o ponto do cabo no qual o mau contato está localizado. Em geral o problema está junto ao conector, no caso de cabos que foram puxados, ou então em outra parte do cabo, normalmente no ponto onde é mais flexionado. A descoberta do ponto onde o cabo está partido é feita por Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-49 flexionamento. Colocamos o dispositivo para funcionar e flexionamos o cabo, centímetro por centímetro, até chegarmos a um ponto no qual o flexionamento faz o dispositivo funcionar ou deixar de funcionar. Se for um cabo de microfone, você deve ficar falando ao microfone enquanto flexiona o cabo. Se for um cabo de teclado, deixe uma tecla presa para que fique repetindo caracteres. Se for um cabo de vídeo, observe a imagem na tela, e assim por diante. Se o ponto de ruptura do cabo estiver muito próximo ao conector, você precisará cortar o cabo, desmontar o conector e soldar novamente todos os seus fios. Antes de cortar, desencape o cabo e verifique se os seus fios internos possuem cores diferentes. Se as cores forem diferentes, será fácil identificar onde cada fio deve ser soldado ao conector. Se existirem alguns fios com cores iguais você não poderá cortar o cabo de uma vez. Precisará desencapar os cabo e ir cortando e soldando novamente cada um dos seus fios nos pinos correspondentes do conector. Alguns conectores não podem ser desmontados, pois não possuem parafusos nem rosca. Esses conectores precisam ser abertos com alicate. Sendo destruídos, precisam ser substituídos por um conector novo. Este é o caso por exemplo dos plugs P2 utilizados pelos microfones. Conectores DB-9, DB-15 e DB-25 podem ser comprados com facilidade nas lojas de eletrônica. Manutenção do mouse Alguns modelos de mouse são tão baratos que dá vontade de trocar por um novo, outros são tão caros que rezamos para conseguir consertá-los. Mesmo no caso de um mouse barato, podemos passar por situações em que o conserto é necessário. Digamos que você esteja navegando pela Internet em plena madrugada e o mouse fique travado no eixo X. Você provavelmente não vai querer ficar operando só pelo teclado, e nem vai querer esperar até o dia seguinte para comprar um mouse novo. Pelo menos os primeiros socorros você tem que tentar. Primeiros socorros A sujeira é a principal causadora de problemas no mouse. Tanto a esfera como os roletes podem ficar impregnados com um aglomerado de partículas de poeira e pequenos pêlos que caem de tecidos, ou até mesmo pêlos humanos. Vejamos o que pode ser feito: Limpeza da esfera – Quando a esfera está suja, os movimentos do mouse serão erráticos, o seu cursor dará saltos na tela. Abra a parte inferior do mouse e retire a sua esfera. Lave-a com água morna. Se quiser pode usar 41-42--50 Hardware Total algum tipo de sabão neutro. Não lave a esfera com detergentes fortes, nem aqueles com amoníaco. Limpeza dos roletes – Roletes sujos fazem com que o cursor do mouse dê saltos na tela, como se quisesse desobedecer os movimentos do mouse sobre a mesa. O mouse tem três pequenos roletes que tangenciam a esfera. Esses roletes podem ficar impregnados com sujeira. Podemos removê-la usando uma pinça. Observe que para limpar os roletes, não é preciso desmontar o mouse. Basta abrir o compartimento da esfera e já teremos acesso aos roletes. Limpe-os periodicamente, e mantenha limpo o local onde o mouse desliza. Figura 12 Roletes do mouse. Observe a sujeira acumulada nos pontos indicados. Veja no detalhe quanta sujeira no rolete! Travamento de eixo – Quando um eixo está travado, o cursor do mouse pode ter seus movimentos inativos no eixo correspondente. Este problema ocorre quando fios de cabelo prendem o eixo responsável pelos movimentos X ou Y. Em cada eixo existe uma pequena roda dentada que passa por sensores óticos. Fios de cabelo prendem nessas rodas com facilidade, travando seus movimentos. Devemos utilizar uma pequena tesoura e uma pinça para removê-los. 41-42-51 Capítulo 42 – Manutenção corretiva Figura 13 Rodas dentadas e sensores óticos de um mouse. A seta indica um dos sensores. No detalhe vemos de um lado da roda um emissor, do outro o sensor. Limpeza dos sensores óticos – Sujeira nesses sensores também faz com que os movimentos fiquem paralisados em um ou nos dois sentidos. Existem sensores óticos acoplados às rodas dentadas dos eixos X e Y. Sujeira pode obstruir esses sensores, e uma limpeza resolverá o problema. Usamos um pincel ou um aspirador para remover a poeira, e depois aplicamos spray limpador de contatos. Um cotonete com álcool isopropílico também pode ser usado. Mau contato nos botões – Quando isto ocorre, os cliques do mouse não funcionarão corretamente. Será preciso clicar duas ou mais vezes até funcionar. Abra o mouse e aplique spray limpador de contatos nos seus botões. Espere secar e verifique se o problema ficou resolvido. Defeitos mais complicados O mouse pode apresentar alguns defeitos mais difíceis de resolver, já que necessitarão de soldagem. Um deles é o mau contato no cabo, já abordado em uma seção anterior deste capítulo. O mesmo podemos dizer sobre o mau contato nos botões. Quando a aplicação de spray não resolve o problema, podemos experimentar fazer um transplante de botões. Quase todos os modelos de mouse possuem três botões, sendo que o botão do meio em geral não é usado. Podemos substituir o botão problemático pelo botão do meio, o que requer solda, ferro de soldar, sugador de solda e paciência. 41-42--52 Hardware Total Figura 14 O botão do meio pode ser colocado no lugar de um botão defeituoso. Manutenção do teclado A sujeira é também uma grande causadora de problemas no teclado. Não só a poeira, mas vários tipos de pequenos objetos podem cair no seu interior, causando problemas. Primeiros socorros para o teclado Limpeza geral - O teclado tem uma tendência muito grande de acumular no seu interior, não apenas poeira, mas coisas que você nem imagina. Por exemplo, se você usa barba é possível que dentro do seu teclado exista uma grande quantidade de fios de barba. Também, podemos encontrar insetos mortos, farelos de biscoito, pontas de lápis, farelos de borracha, fios de cabelo, fios de pestanas e sobrancelhas, pedacinhos de papel, grafite de lapiseira, alfinetes... Abra o teclado removendo os parafusos da sua parte inferior, dando acesso à parte eletrônica. Em muitos teclados você encontrará uma grande placa de circuito impresso onde ficam presas as teclas. Em outros teclados a placa de circuito é pequena, e existem painéis plásticos nos quais existem condutores flexíveis que ligam cada tecla ao circuito eletrônico do teclado. Em alguns teclados a placa de circuito fica aparafusada internamente à tampa inferior. Esses parafusos devem ser também retirados. As tampas do teclado devem ser limpas com perfex. As teclas devem ser removidas, uma a uma. Para soltar uma tecla basta puxá-la para cima. Com uma trincha limpamos toda a sujeira existente entre as teclas. Feito isso, podemos usar também o aspirador de pó. As teclas podem ser limpas individualmente, usando uma escova de dentes ou escova de unhas, água e sabão ou detergente neutro. 41-42-53 Capítulo 42 – Manutenção corretiva Figura 15 Sujeira no interior de um teclado, depois de retiradas as teclas. Colocamos novamente as teclas em seus lugares. Para encaixar uma tecla basta apertá-la levemente. A seguir o teclado pode ser fechado e aparafusado. Tecla com mau contato – Alguns teclados possuem sob suas teclas, pequenos capacitores variáveis sobre uma membrana plástica. Dificilmente apresentam problemas, e limpeza com um pano úmido é tudo o que esses teclados requerem. Figura 16 Peças plásticas com os dielétricos dos capacitores. A figura 16 mostra como são formados esses capacitores. As trilhas de circuito da placa formam os terminais do capacitor. Sobre cada um desses circuitos fica apoiada uma pequena peça plástica que se move conforme a tecla é pressionada. Nessa peça plástica existe um material que funciona como dielétrico. Quando este material se aproxima do circuito da placa, causa uma variação de capacitância, que é refletida na forma de um pulso de corrente que indica ao microprocessador do teclado que aquela tecla foi pressionada. 41-42--54 Hardware Total Figura 17 Placa de circuito do teclado. Deixe a placa de circuito (figura 17) bem limpa. Use um pano úmido nesta limpeza. Você também pode usar spray limpador de contatos. Se uma tecla estiver falhando, possivelmente melhorará com a limpeza. Se não melhorar, faça a troca da sua peça plástica (figura 16), utilizando a peça de uma tecla que não seja usada. Muitos teclados possuem, ao invés de uma placa de circuito, três membranas plásticas sobre a qual são depositadas trilhas de circuito impresso flexível. Limpe essas membranas com muito cuidado, usando um pano úmido. Existem teclados que possuem sob cada tecla, pequenas cápsulas (figura 18) que funcionam como capacitores variáveis, mas cujo dielétrico é formado por espuma plástica ou mesmo por peças plásticas como as da figura 16. Sujeira no interior dessas cápsulas pode alterar as propriedades desse dielétrico, fazendo com que a tecla fique com “mau contato”. Figura 18 Cápsulas capacitivas de um teclado. Em alguns casos pressionamos a tecla e nenhum caracter é gerado. Em outros casos pressionamos a tecla e dois, três ou até mais caracteres iguais são gerados. Quando isso ocorre devemos tentar recuperar a tecla usando spray limpador de contatos. Usando o pequeno tubo plástico que acompanha este tipo de spray, fazemos a aplicação no interior da cápsula (figura 19) e a seguir pressionamos a tecla várias vezes (claro, com o computador desligado) para tentar dissolver a sujeira. É preciso deixar o spray secar, o que pode levar uma hora, já que a cápsula é fechada. Se isto não resolver, teremos que fazer um transplante de teclas. 41-42-55 Capítulo 42 – Manutenção corretiva Figura 19 Aplicando spray no interior de uma cápsula. Problemas mais complicados com o teclado Alguns problemas no teclado são mais complicados, requerendo soldagem, bastante tempo disponível e paciência. Problemas no cabo – Vimos na seção sobre mau contato em cabos que o cabo do teclado pode partir por excesso de manuseio. Temos então que fazer o reparo do cabo, ou então tentar a sua substituição. Tecla com mau contato ou inoperante – Quando mesmo depois da limpeza a tecla continua com problemas, a solução é substituir a cápsula. A melhor coisa a fazer é usar a cápsula de uma tecla do próprio teclado que estamos tentando consertar. Certas teclas são pouquíssimo utilizadas, algumas nunca chegam a ser pressionadas, como por exemplo:    Scroll Lock Alt na parte direita do teclado Control na parte direita do teclado Podemos retirar a cápsula de uma delas e soldar no lugar da cápsula problemática. Apenas por questões de estética, podemos colocar a cápsula defeituosa no lugar da cápsula doadora. Problemas com o drive de CD-ROM Felizmente os drives de CD-ROM são relativamente baratos e apresentam baixo custo. Em caso de defeito, você poderá instalar um modelo novo e mais veloz que o antigo. Na maioria dos casos é muito mais vantajoso trocar o drive inteiro que pagar caro pelo conserto de um drive antigo. Mesmo assim, alguns consertos podem ser tentados. 41-42--56 Hardware Total Limpeza na cabeça Quando um drive de CD-ROM começa a apresentar erros de leitura em vários CDs, é hora de fazer limpezas. Pode existir sujeira, tanto no sistema de lentes como nos próprios CDs. As lojas de CDs musicais vendem kits para limpeza de CDs, e também kits para limpeza de CD Players, que servem para limpar o sistema de lentes do drive de CD-ROM. Este kit de limpeza para CD Players consiste em um CD no qual uma determinada trilha é coberta por uma escova de material abrasivo. Para fazer a limpeza basta colocar o CD de limpeza no drive de CD-ROM e selecionar a trilha (pode usar para isso um programa como o CD Player do Windows). Deixe a trilha sendo acessada por alguns segundos e a limpeza estará terminada. Abrindo o drive de CD-ROM É muito difícil resolver a maioria dos problemas mecânicos em um drive de CD-ROM. Depois de desmontá-lo, você verá na parte superior, uma parte mecânica, abaixo da qual existe uma placa de circuito, que é a sua parte eletrônica. A figura 20 mostra a parte frontal do drive de CD-ROM, já aberto e com bandeja retirada. As engrenagens que a figura mostra são do mecanismo de movimentação da bandeja. É preciso verificar se a correia do motor está solta, ou se existe alguma engrenagem quebrada ou deslocada. Além do motor que movimenta a bandeja, temos outro motor que faz o CD girar e outro para mover a cabeça de leitura. Figura 20 Mecanismo de movimentação da bandeja. Na figura 21 vemos a parte mecânica e a parte eletrônica fisicamente separadas. Observe que existem três fitas de condutores flexíveis que ligam a placa aos três motores da parte mecânica. Podemos conectar a parte eletrônica no computador através do cabo flat e ligá-la na fonte de alimentação. Deixando a bandeja instalada na parte mecânica, podemos 41-42-57 Capítulo 42 – Manutenção corretiva inserir um CD-ROM e colocar o drive em funcionamento. Desta forma podemos verificar se a parte mecânica do drive está trabalhando corretamente. Eventuais problemas mecânicos podem ser percebidos visualmente, basta prestar atenção. Figura 21 As duas partes principais de um drive de CDROM. Na parte mecânica podemos ver claramente os seus três motores. O da esquerda movimenta a bandeja, o do meio gira o CD, e o da direita move a cabeça de leitura. Quando um drive de CD-ROM apresenta constantemente erros de leitura, o problema pode estar nos potenciômetros que fazem parte dos seus circuitos de leitura (figura 22). Esses potenciômetros em geral ficam localizados ao lado do conector para o cabo ligado à cabeça de leitura. Você pode aplicar spray limpador de contatos nesses potenciômetros e girá-los, mas antes de fazer isso, marque cuidadosamente a posição original de cada potenciômetro, para depois ajustá-los como estavam antes. Existem casos de drives de CD-ROM que simplesmente não liam mais dados e passaram a funcionar depois de ajustes em um desses potenciômetros. Se o drive estiver condenado, vale a pena fazer a tentativa. 41-42--58 Hardware Total Figura 22 Potenciômetros do circuito de leitura. A grande dificuldade para consertar um drive de CD-ROM é a indisponibilidade de peças. Normalmente é preciso contar com lojas de sucata eletrônica. Existem algumas lojas em São Paulo, próximas à rua Santa Ifigênia, vendendo drives de CD-ROM defeituosos por 5 reais. Você pode ter a sorte de ter um defeito na parte mecânica do seu drive de CD-ROM, e encontrar um drive de mesmo modelo com o defeito na parte eletrônica, estando a parte mecânica em perfeitas condições. Poderá assim fazer um transplante. Desconecte a parte eletrônica da parte mecânica, como mostra a figura 23. Tome muito cuidado para não flexionar demais os frágeis cabos de condutores flexíveis. Para retirá-los, basta puxar. Para conectá-los novamente, faça-o com bastante cuidado para que não dobrem. Figura 23 Desconectando uma fita de condutores flexíveis. Não faça este tipo de transplante quando os drives não forem de mesmo modelo, pois o funcionamento não será garantido. Os motores poderão operar com correntes diferentes, e as pinagens dos conectores que ligam a parte mecânica à parte eletrônica não serão necessariamente as mesmas. Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-59 O buffer underrun em gravadores de CDs O mais sério problema que um gravador de CDs pode apresentar é o buffer underrun, que ocorre quando o gravador deixa de receber, mesmo que por uma fração de segundo, a seqüência de dados a serem gravados. Isto resulta na perda do CD-R que estava sendo gravado. No caso de uma mídia de CDRW, é preciso reiniciar o processo de gravação. Durante o processo de gravação de um CD-R ou CD-RW, o seu drive precisa receber um fluxo constante de dados. Como é muito difícil a manutenção de um fluxo constante, os gravadores de CDs possuem um buffer interno que consiste em uma área de memória (em geral 1 MB ou menos) suficiente para manter os dados que deverão ser gravados nos próximos segundos. A velocidade na qual os dados são retirados deste buffer e transferidos para a mídia é absolutamente constante, mas a velocidade na qual o computador coloca dados neste buffer poderá variar, e até mesmo fazer pequenas pausas por uma fração de segundo, desde que o buffer não fique vazio. Quando o PC realiza pausas na transferência dos dados para a mídia em um período suficiente para que os dados do buffer sejam consumidos, ocorre o buffer underrun. A gravação em curso é perdida, e o CD-R fica inutilizado. O CD-RW não fica inutilizado mas precisamos recomeçar do início o processo de gravação. Podemos tomar algumas providências para evitar este problema: 1) Teste antes de gravar Os programas para gravação de CD-R e CD-RW possuem um comando para gravação simulada, na qual os dados são transferidos, porém o feixe laser que faz a gravação na mídia é mantido com baixa potência, não efetivando a gravação. Se não ocorrerem erros, você poderá realizar a gravação efetiva. Se ocorrerem erros, você deverá investigar as suas causas e tentar fazer com que não ocorram. Por exemplo, você pode tentar uma velocidade de gravação mais baixa. Repita a simulação para checar se você conseguiu resolver o problema, e só então faça a gravação definitiva. Isso evitará que você estrague vários CDs virgens enquanto estiver tentando resolver os problemas. 2) Reduza a velocidade O buffer underrun ocorre porque os dados do buffer do CD-R são consumidos muito rapidamente. Dependendo da velocidade e do tamanho do buffer, uma pequena pausa de um segundo que o processador precise fazer para executar outras atividades fará com que o buffer underrun ocorra. 41-42--60 Hardware Total As velocidades de gravação determinam a velocidade na qual os dados do buffer são consumidos: Velocidade 1X 2X 4X 8X 12X 16X Taxa 150 kB/s 300 kB/s 600 kB/s 1200 kB/s 1800 kB/s 2400 kB/s Digamos que o seu gravador tenha um buffer de 1 MB e seja capaz de operar em 4X, ou seja, 600 kB/s. Se o processador fizer uma pausa de 1,7 segundos, todos os dados do seu buffer serão consumidos, e ocorrerá o buffer underrun. Já com a velocidade 2X, este problema só ocorreria se o processador parasse de enviar dados por 3,4 segundos, e com a velocidade 1X o problema só ocorreria com uma pausa de 6,8 segundos. Observe que a situação é mais crítica quando o buffer do gravador tem menor tamanho. Portanto, se você está tendo este tipo de problema, reduza a velocidade de gravação. 3) Desabilite a leitura antecipada O Windows realiza operações de leitura antecipada no disco rígido, o que em geral aumenta o seu desempenho médio. Quando um programa solicita a leitura de uma parte de um arquivo, é feita a leitura desta parte e de uma área posterior, mantendo a seqüência. Apesar do desempenho global do acesso a disco ser aumentado, são realizadas pequenas pausas para a leitura dessas áreas de forma antecipada. Figura 24 Desabilitando a leitura antecipada. Para desabilitar este recurso, clique em Meu Computador com o botão direito do mouse e no menu apresentado escolha a opção Propriedades. No Capítulo 42 – Manutenção corretiva 41-42-61 quadro apresentado selecione a guia Desempenho e clique sobre o botão Sistema de Arquivos. Selecione a guia Disco rígido e você terá acesso ao quadro da figura 24. Coloque totalmente para a esquerda o controle indicado como Otimização de leitura antecipada, como mostra a figura. 4) Verifique o desempenho do disco rígido O disco rígido pode não estar sendo suficientemente veloz para transferir os dados na velocidade exigida pelo gravador. Acesse o CMOS Setup e habilite a opção Ultra DMA. 5) Desabilite outros programas Não deixe que outros programas fiquem em execução ao mesmo tempo em que usa o programa para gravar CDs. Esses programas poderão fazer acesso a disco, deixando o buffer do CD-R temporariamente sem receber dados. Desabilite escudos anti-vírus, como o VSHIELD. 6) Interface IDE Se tanto o disco rígido como o gravador (no caso de modelos IDE) estiverem ligados na mesma interface IDE, você provavelmente terá problemas. Instale o gravador na outra interface IDE. Problemas também podem ocorrer quando o drive de CD-ROM e o disco rígido estão ligados na mesma interface IDE. Instale então o drive de CD-ROM na interface IDE secundária, mesmo que seja junto com o gravador. Note que nesta configuração você não poderá transferir arquivos diretamente de um CD-ROM para um CD-R/CD-RW (ou então terá muitos problemas de buffer underrun). Será preciso antes copiar para o disco rígido os dados que você deseja gravar. Outros problemas Mesmo com esses cuidados, outros problemas não relacionados com o buffer underrun podem ocorrer. Vejamos algumas providências que podem ser tomadas: 1) Interfaces SCSI Os drives de CD-R e CD-RW conectados em interfaces SCSI estão sujeitos a todos os tipos de erro de configuração típicos dos dispositivos SCSI. Verifique se as terminações estão corretas e confira o SCSI ID. 2) Interface paralela 41-42--62 Hardware Total Gravadores de CDs estão expostos aos problemas e incompatibilidades que podem ocorrer quando ligamos vários dispositivos na porta paralela. A solução para os problemas poderá ser a instalação de uma caixa comutadora, ou então uma segunda interface paralela. Não deixe ainda de verificar se a porta paralela está configurada como EPP ou ECP. 3) Caddy defeituoso Muitos gravadores utilizam o caddy, uma espécie de estojo para a colocação do CDs. Se você estiver tendo problemas, experimente usar um caddy novo. Se este dispositivo sofrer algum tipo de choque mecânico, poderá afetar o processo de gravação. 4) Limpeza do sistema ótico Discos de limpeza para drives de CD-ROM também podem ser usados para gravadores de CD-R e CD-RW. Este sistema ótico pode ficar sujo, principalmente por poeira. ////////// FIM //////////////// Capítulo 43 Softwares que previnem e resolvem problemas Muitos softwares podem apresentar ao usuário, relatórios sobre problemas encontrados, e em alguns casos, problemas prestes a acontecer. Por exemplo, programas anti-vírus podem checar se existem vírus em um determinado computador, e ainda avisar sobre a tentativa de contaminação, desde que esteja instalado um software conhecido como escudo anti-vírus. Existem softwares informam a temperatura do processador e as voltagens da fonte de alimentação. Alguns softwares são capazes de eliminar problemas, desde que se tratem de problemas de software, como inconsistências no Registro do Windows, erros na estrutura lógica do disco, ou recuperar um disco acidentalmente formatado. Veremos neste capítulo como utilizar alguns dos mais importantes softwares para prevenção e correção de problemas. Vírus de computador Os vírus de computador são programas malignos criados por pessoas com bom conhecimento sobre computadores, mas infelizmente com má índole e dispostos a causar transtorno aos outros. Esses programas têm a capacidade de se multiplicar, agregando-se a outros programas sem que o usuário perceba e causando danos lógicos ao computador, normalmente resultando na perda de dados. Existem milhares de tipos diferentes de vírus de computador. Muitos deles têm variações, resultando em um número ainda 43-2 Hardware Total maior de tipos. Felizmente existem programas anti-vírus. Basta usá-los corretamente, e utilizar certas precauções para evitar problemas. Entre os principais pacotes anti-vírus, podemos citar: NAV - Norton Anti-Vírus VirusScan - Anti-vírus da McAffe Associates Note que “virus” é uma palavra do latim, e o seu plural é “virii”. Para sermos corretos teríamos que escrever “... os virii de computador...”. Pedimos desculpas aos leitores, mas vamos continuar escrevendo errado mesmo, usando a experssão “... os vírus de computador...”. Usar o latim correto parece erudito demais para o estilo deste autor. Disquete de emergência A primeira providência a ser tomada em caso de suspeita de vírus é usar um disquete de emergência. Trata-se de um disquete de boot no modo MSDOS, contendo programas anti-vírus. Este disquete de emergência deve ser gerado em um computador sadio, sem vírus. Em caso de suspeita de vírus em um PC, basta executar um boot com este disquete de emergência, e a checagam de vírus será feita automaticamente no disco rígido. Todos os pacotes anti-vírus modernos possuem um comando para gerar este disquete de emergência. Normas gerais de prevenção Aqui estão as diretrizes a serem seguidas para que seu computador fique sempre protegido da ameaça dos vírus: 1) Faça sempre BACKUP de seus arquivos importantes 2) Faça uma cópia da tabela de partições do seu disco rígido 3) Mantenha um disquete de emergência 4) Faça periodicamente uma checagem 5) Use um escudo anti-vírus 6) Use sempre as versões mais recentes dos programas anti-vírus 7) Cuidado com os anexos de e-mails A cópia da tabela de partições pode ser feita com o programa IMAGE, do Norton Utilities, como mostraremos mais adiante neste capítulo. As demais providências serão mostradas nesta seção. Um cuidado muito grande deve ser tomado com os vírus que chegam ao computador através de e-mail. Este é o método mais comum de contaminação, e os principais atingidos são os usuários principiantes. Nunca devemos abrir anexos recebidos de remetentes Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas 43-3 desconhecidos. Mesmo quando o remetente é uma pessoa conhecida, devemos tomar cuidado. Muitos vírus de e-mail utilizam o catálogo de endereços para se auto-enviarem para outras pessoas. Nesse caso, o vírus chega ao destino como uma mensagem enviada por um remetente conhecido. Não confie totalmente nessas mensagens. Normalmente aparecem sem assunto e sem texto, somente com o anexo, ou então apresentam uma mensagem em outra língua. Ainda assim a segurança não é total. Para abrir anexos com maior segurança, é melhor deixar instalado um escudo anti-vírus que faz a checagem dos e-mails. Como funcionam os vírus Saber como funcionam os vírus de computador não será suficiente para resolver um problema de contaminação. Mas ao entender melhor seu funcionamento, o usuário terá condições de realizar uma melhor prevenção. Afinal, uma das regras de estratégia em qualquer tipo de guerra é conhecer bem o inimigo. Além disso, existem muito folclore em torno do assunto. Veja por exemplo o tipo de idéia errada que muitos usuários, principalmente os iniciantes, têm a respeito dos vírus: a) Muitos pensam que os vírus são como fungos ou môfo, que atacam e deterioram as placas e os circuitos do computador. b) Certa vez, uma reportagem na TV mostrou uma empresa em que havia uma sala que mais parecia um "cemitério de computadores", com dezenas de máquinas cheias de poeira. Um funcionário mostrava ao repórter e falava: "esses computadores estão todos com vírus, por isso foram desativados e trancados nesta sala". c) Muitos pensam que ao deixar um disquete com vírus junto com outros disquetes "sadios", o vírus contaminará os todos os disquetes. d) Muitos pensam que a sexta-feira 13 é o dia marcado para os vírus atacarem. Normalmente quando chega este dia, os noticiários da TV, muitas vezes por falta de assunto, mostra a ameaça dos vírus. O motivo para este folclore é que o vírus “Sexta feira 13” foi o primeiro a atacar computadores com data marcada. Existem entretanto vários outros vírus que atacam com outras datas marcadas. Essas situações chegam a ser engraçadas, mas é o que muitos pensam. A primeira coisa que se deve ter em mente é o seguinte: "VÍRUS É SOFTWARE" 43-4 Hardware Total Os vírus nada mais são que programas. Programas que ficam armazenados em disquetes ou no disco rígido. Programas não podem ser gravados em disquetes que estejam protegidos contra gravações. Pegue um disquete "sadio" (sem vírus) e proteja-o contra gravações e use à vontade este disquete em um computador contaminado com vírus. Será impossível a entrada de vírus neste disquete. Por esta razão, devemos proteger contra gravações todos os nossos disquetes importantes. Entre esses disquetes importantes, podemos citar:    Disquetes de BOOT Disquetes com programas originais Disquetes de BACKUP de programas originais Como "vírus é software", só causarão algum dano se forem executados. Um programa contaminado com vírus não causará dano algum se for apenas copiado para o computador. Na operação de cópia, os programas são apenas lidos para a memória e gravados em um outro meio de armazenamento. Se um programa contaminado não for executado, será impossível que o vírus se propague. Como os vírus são programas e precisam ser executados, é necessário que fiquem escondidos em áreas do disco que contenham instruções. Essas áreas são duas: a) Setor de boot b) Programas executáveis O setor de boot é lido para a memória e executado em todas as operações de boot. É neste local que uma grande parte dos vírus se instala. Os programas executáveis, que são passíveis de serem contaminados, aqueles que têm extensões como: .EXE .OVL .DLL .COM .OVR .SYS .SYS .BIN No passado não precisávamos nos preocupar com arquivos de dados, que não podendo ser executados, não podiam esconder vírus. Hoje temos que nos preocupar com vírus de macro, que podem chegar em arquivos do Word e Excel, por exemplo. 43-5 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas Os vírus não podem esconder nos chips CMOS que contém os dados do SETUP. Esses chips, alimentados por uma pequena bateria, contém apenas dados usados pelo BIOS, e não instruções a serem executadas. Existem entretanto vírus que destroem o BIOS, como o Chernobyl e o Melissa. Os vírus são programas que se multiplicam, ou seja, uma vez executados, criam réplicas suas agregadas a outros programas executáveis. A figura 1 mostra o processo de contaminação de um programa executável de nome PROG.EXE. É mostrado o programa em seu estado original e depois em um estado contaminado. Observe como uma porção de código viroso é adicionada ao programa orignal. Este é um indício de que um programa está contaminado, pois fica modificado, com um tamanho diferente, e sua data de alteração, aquela que aparece no diretório, também muda. Figura 44.1 Contaminação de um arquivo executável. Ao ser executado um programa contaminado, sua porção virosa é executada primeiro. É então providencidada sua instalação na memória (caso o vírus ainda não esteja ativo na memória). A ação da porção virosa do programa é imperceptível ao usuário. Depois de sua execução, a porção original do programa é executada normalmente, como se nada tivesse acontecido. Existem também vírus que contaminam o setor de boot. Como o setor de boot é executado antes da carga do sistema operacional, este tipo de contaminação resulta na lamentável situação em que o sistema operacional é carregado na memória onde o vírus já se encontra. A contaminação do setor de boot é ilustrada na figura 2. 43-6 Hardware Total Figura 44.2 Contaminação do setor de boot. Para contaminar o setor de boot, inicialmente o vírus copia o conteúdo do setor de boot original para uma outra área do disco. Muitos vírus copiam o boot original para um setor e o marcam na FAT (tabela de alocação de arquivos) como um setor defeituoso (Bad Sector) para que não sejam usados pelos programas normais. Outros vírus simplesmente copiam o boot original para o último setor da área que é reservada para conter o diretório raiz. Feita esta cópia, é gravado no setor de boot, o “boot do vírus”. O vírus propriamente dito é gravado para uma outra área, que é marcada como Bad Sectors ou simplesmente ocupa o final da área reservada para o diretório raiz. Quando é executado um boot com este disco, o boot do vírus carrega o vírus na memória e a seguir executa o boot verdadeiro. Desta forma o vírus é carregado na memória antes mesmo do sistema operacional. Por essa razão, nunca devemos executar um boot com um disquete de procedência duvidosa. Quando fazemos isto, o vírus contaminará o setor de boot do disco rígido. Vírus de macro Antes da Internet se tornar popular, as pessoas não precisavam ter medo de arquivos de dados. Apenas arquivos executáveis podiam conter vírus. Esta situação mudou com a chegada dos vírus de macro. Um documento do Word ou do Excel pode ter comandos especiais chamados de macros, que funcionam como pequenos programas. Esses programas não têm acesso irrestrito aos recursos do computdor, como ocorre com os programas normais. São apenas comandos relacionados com os aplicativos do Office. Ainda assim, esses pequenos programas podem causar transtorno, desconfigurando o Office, tornando necessário apagá-lo e instalá-lo novamente. Esse vírus normalmente chegam ao computador na forma de anexos a e-mails. Vírus de e-mail 43-7 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas Praticamente qualquer arquivo pode ser transmitido por e-mail, na forma de anexos. Normalmente aparecem com o ícone de um grampo junto com o email. Figura 44.3 Um arquivo suspeito em anexo. A figura 3 mostra um caso bastante típico. Recebemos a mensagem de um desconhecido, pedindo para abrirmos o arquivo anexo. Note que neste caso, está óbvio que se trata de um arquivo executável, mas nem sempre é o caso. Podem aparecer nomes sugestivos como feiticeira.jpg.exe ou tiazinha.jpg.exe. Os nomes longos do Windows permitem utilizar múltiplos pontos. O usuário desavisado pensa que se trata de um arquivo gráfico com conteúdo interessante, mas é na verdade um executável. Outro bom disfarce é usar a extensão .SCR, que é usada para protetores de tela. Esses arquivos são programas executáveis, cujas extensões EXE são simplesmente alteradas para SCR. Vários vírus utilizam este recurso. Existem outros tipos de programas com características similares às de um vírus, porém mais prigosos. São programas utilizados por hackers que premitem controar o computador infectado à distância. Esses programas podem monitorar tudo o que é digitado e enviar o conteúdo para o hacker, por e-mail. Desta forma é possível descobrir senhas e números de cartões de crédito. Existem programas que permitem ao hacker ter livre acesso aos arquivos existentes no disco rígido da vítima. Os programas anti-vírus, bem como as normas de prevenção, aplicam-se igualmente a este tipo de programa. Normas de segurança Os vírus são perigosos apenas para os usuários que não tomam as devidas precauções. Aqueles que tomam os cuidados recomendados podem ficar tranqüilos pois seus computadores nunca serão contaminados. A seguir apresentamos um resumo das normas de segurança a serem seguidas para evitar problemas: 43-8 Hardware Total 1) Mantenha sempre em um lugar seguro, um disquete com o boot e os programas de um pacote anti-vírus, como o VirusScan. Mantenha este disquete protegido contra gravações. 2) Mantenha seus disquetes protegidos contra gravações sempre que possível. Deixe desprotegidos apenas os disquetes onde você freqüentemente grava dados (ex: disquetes de backup). 3) Nunca execute boot por um disquete desprotegido contra gravações. 4) Nunca execute boot por disquetes de procedência duvidosa, disquetes que não sejam seus ou disquetes seus mas de conteúdo desconhecido. 5) Evite executar boot por disquetes. Faça isto apenas se for estritamente necessário. Programe no CMOS Setup, a seqüência de boot C: A:, o que impedirá o boot por disquetes. 6) Use um programa checador de vírus nos disquetes que você recebe de outras pessoas. 7) Periodicamente use um programa anti-vírus para checar todos os seus disquetes. Isto pode ser feito semanalmente Se um disquete fica guardado e sempre protegido contra escrita, basta checar vírus apenas uma vez. 8) Use sempre um escudo anti-virus residente em memória. 9) Se você não pode usar um escudo anti-vírus por ter um computador lento, cheque sempre os disquetes antes de usá-los. 10) Faça um backup de todos os programas e dados que estão no seu disco rígido. Faça backup periodicamente de todos os dados que você cria, como textos, programas, planilhas, etc. Esta operação de backup dados deve ser o mais freqüente possível. 11) Faça uma cópia da tabela de partições do seu disco rígido, usando o programa Norton Image, conforme explicaremos mais adiante neste capítulo. Esta operação precisa ser feita apenas uma vez. 12) Cuidado com disquetes que pertencem a adolescentes, estudantes, ou aqueles provenientes de universidades. No ambiente acadêmico existe um alto índice de uso de programas piratas, e uma grande probabilidade de contaminação por vírus. Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas 43-9 13) Se um disquete seu estiver com vírus, evite tentar remover o vírus, a menos que contenha dados importantes, dos quais você não tem cópia (porque não fez backup?). O melhor a fazer é formatar o disquete, com a opção "/U" do FORMAT (FORMAT A: /U). Um disquete formatado com esta técnica pode ser posteriormente usado sem problemas. 14) Não use versões muito antigas de programas anti-vírus. Use as versões mais recentes, que são capazes de detectar vírus novos. 15) Não obtenha programas executáveis de procedência duvidosa na Internet. 16) Se o CMOS Setup do seu computador têm mecanismos de proteção contra vírus (Hard Disk Boot Sector Virus Protection e Boot Sequence C: A:), use-os. Programas anti-vírus Todo computador deve ter instalado um software anti-vírus. Os vírus de computador sempre causaram estragos aos dados de milhões de usuários em todo o mundo, e com a difusão do uso da Internet, a chance de contaminação ficou ainda maior:    Vírus embutidos em softwares obtidos por download Programas que são executados (Applets) nos acessos a certas páginas Vírus de macro, que desconfiguram o Word e causam outros estragos Mesmo antes da Internet, certos ambientes eram muito hostis, com grande possibilidade de difusão de vírus. Escolas e universidades são exemplos típicos. A maioria dos estudantes não compra softwares, e sim utilizam cópias ilegais. Ao passar um software em disquetes de um computador para outro, é maior a chance de contaminação. Além disso, os milhares de jogos armazenados em disquetes que circulam entre os estudantes também são portadores de vírus em potencial. Um usuário que realizasse poucas trocas de dados com outros computadores e não utilizasse cópias ilegais de programas tinha pouca chance de contágio. Com a chegada da Internet, esta segurança acabou. Tornou-se ainda mais importante o uso de programas anti-vírus. McAfee VirusScan 43-10 Hardware Total Você pode utilizar qualquer programa anti-vírus que seja de sua preferência. Como não é possível apresentar todos esses programas, neste capítulo vamos exemplificar o uso do pacote anti-vírus mais popular em todo o mundo, o VirusScan, produzido pela McAfee Associates. O VirusScan e outros produtos da McAfee podem ser obtidos em versões de demonstração, a partir de http://www.mcafee.com. Você pode ainda adquirir uma assinatura anual do VirusScan. Obterá o software por download e terá direito a atualizações durante um ano. A maioria das revendas de software também comercializam o VirusScan. Figura 44.4 Comando para checagem de vírus. A figura mostra o programa VirusScan. Sua utilização é bastante simples. Consiste em indicar o drive ou diretórios onde devem ser feita a busca e clicar no botão Scan Now. Quando são encontrados arquivos contaminados, usamos os botões Clean, para remover o vírus, e Delete, para deletar o arquivo contaminado. O ideal é usar um backup para repor o arquivo original, já que nem todos os tipos de infecção permitem recuperar os aruqivos com segurança. Um quadro de configuração permite escolher opções de funcionamento do pacote, como o escudo anti-vírus e a checagem de vírus de e-mail (figura 5). 43-11 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas Figura 44.5 Configuração do anti-vírus. Quando o escudo anti-vírus está ativo (no caso do VirusScan é usado o VSHIELD), é apresentado um ícone na barra de tarefas, ao lado do relógio, como mostra a figura 6. Figura 44.6 Ícone do Vshield na barra de tarefas. Um escudo anti-vírus é um programa que monitora os acessos a arquivos, fazendo a checagem de vírus em cada arquivo acessado. A checagem pode ser feita apenas antes da execução, ou para maior segurança, em todas as operações de acesso, inclusive em cópias. Apesar da maior segurança, a queda de desempenho será notável. Usando o disquete de emergência Quando instalamos um programa anti-vírus, podemos opcionalmente gerar um disquete de emergência. Também é possível gerar este disquete posteriormente. No caso do VirusScan, basta usar Options / Tools / Emergency Disk. Execute um boot com este disquete para checar no modo 43-12 Hardware Total MS-DOS, eventuais vírus em um computador suspeito de infecção. Ao encontrar um arquivo contaminado, será possível limpar o vírus ou remover o arquivo. Removendo vírus do setor de boot Programas anti-vírus são capazes de detectar e remover vírus existentes no setor de boot. Podemos entretanto fazer uma recuperação que normalmente funciona, usando o programa FDISK. Para tal executamos um boot com um disquete sadio, usando a mesma versão de sistema operacional existente no computador e usamos o comando: FDISK /MBR Este comando reconstrói o Master Boot Record do disco rígido, apagando assim eventuais vírus no setor de boot. Tome cuidado pois em alguns casos este método não pode ser usado. Quando o disco rígido tem um gerenciador de boot para mais de um sistema operacional, ou quando tem um driver LBA como o Disk Manager, o uso do FDISK irá apagar o driver ou gerenciador de boot, portanto não poderemos utilizar este método. Fora esses raros casos, o uso do FDISK é perfeitamente seguro. Backup do registro Veja se você já presenciou esta estória triste: um usuário fez a instalação de um dispositivo de hardware e depois disso o computador passou a apresentar problemas. Por exemplo, instalou um scanner e o mouse ficou inativo, ou trocou a placa de vídeo mas ela não funcionou, ou instalou um modem e o mouse deixou de funcionar... Certamente você já viu isso acontecer, e talvez tenha ocorrido até mesmo com você. Quando esses problemas ocorrem, o procedimento correto é desfazer a instalação e repetila de forma correta. Suponha agora que você não esteja conseguindo solucionar o problema, ou que precise do computador funcionando corretamente, mesmo com a configuração que tinha antes da instalação problemática. Você pode ter o computador exatamente no estado anterior ao de uma instalação de hardware mal sucedida, se tomar o cuidado de fazer antes um backup do registro. O registro do Windows é um conjunto de informações sobre sua configuração de hardware e software. É composto de dois arquivos, SYSTEM.DAT e USER.DAT, ambos localizados no diretório C:\WINDOWS. Esses arquivos Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas 43-13 possuem seus atributos Sistema, Apenas leitura e Escondido ligados. Desta forma é evitado que o usuário acidentalmente os apague. Quando é feita uma instalação qualquer, seja de um novo dispositivo de hardware ou de um novo programa, são feitas alterações no registro. Se a instalação não funcionar, podemos revertê-la facilmente, desde que tenha sido feito um backup do registro. É conveniente fazer também uma cópia dos arquivos SYSTEM.INI e WIN.INI, pois muitos programas de instalação os alteram também. Faça então o seguinte: 1) Crie no seu disco rígido uma pasta C:\REGISTRO 2) Quando quiser fazer um backup do registro, entre no Prompt do MS-DOS e use os comandos: C: CD\WINDOWS ATTRIB -R -S -H SYSTEM.DAT ATTRIB -R -S -H USER.DAT COPY SYSTEM.DAT C:\REGISTRO COPY USER.DAT C:\REGISTRO ATTRIB +R +S +H SYSTEM.DAT ATTRIB +R +S +H USER.DAT COPY WIN.INI C:\REGISTRO COPY SYSTEM.INI C:\REGISTRO É conveniente criar um arquivo BACKREG.BAT com esses comandos, para evitar que tenha que digitar todos eles. Antes de fazer uma instalação de hardware ou mesmo de software, execute este batch, e estará feita a cópia do registro. 3) Se algo falhar, você pode restaurar a configuração anterior com os comandos: C: CD\WINDOWS ATTRIB -R -S -H SYSTEM.DAT ATTRIB -R -S -H USER.DAT CD\REGISTRO COPY *.DAT C:\WINDOWS COPY *.INI C:\WINDOWS CD\WINDOWS ATTRIB +R +S +H SYSTEM.DAT ATTRIB +R +S +H USER.DAT Para evitar digitar todos esses comandos, crie um arquivo RESTREG.BAT com este conteúdo, e execute-o quando quiser restaurar o registro. 43-14 Hardware Total Preste atenção em um detalhe importante. Se você fizer um backup do registro, depois uma instalação 1, e fizer uma instalação 2, e a instalação 1 apresentar problemas, ao restaurar o registro, não só a instalação 1, como também a instalação 2 estará desfeita. Se você queria apenas reverter a instalação 1, terá que realizar novamente a instalação 2. Observe que este método pode ser usado em qualquer versão do Windows. Entretanto, no caso do Windows 98 e superiores, existe um método mais simples. Basta usar o programa SCANREG.EXE. O programa SCANREG Este programa é executado automaticamente sempre que o Windows é inicializado. Uma vez por dia realiza um backup do registro (arquivos USER.DAT e SYSTEM.DAT) e dos arquivos WIN.INI e SYSTEM.INI. Este backup é armazenado na forma compactada, em um arquivo .CAB, localizado no diretório C:\Winwodw\Sysbckup. Neste diretório são mantidos os 5 últimos backups diários do Registro e dos arquivos WIN.INI e SYSTEM.INI. Apesar da execução automática do SCANREGW.EXE sempre que o Windows é inicializado, você pode a qualquer momento executá-lo (figura 7). Basta usar Iniciar / Executar / Scanregw. Figura 44.7 Uso do programa ScanRegW. Em caso de problemas no Registro você precisará usar o SCANREG.EXE, uma versão para MS-DOS do programa Verificador de Registro. Execute um boot com a opção Somente Prompt do Modo de Segurança e digite: SCANREG /RESTORE Será apresentada a tela da figura 8. Selecione então o arquivo de backup do registro com a data desejada. Caso você tenha instalado um novo dispositivo de hardware ou feito alterações na configuração de hardware, passando então a ter problemas, use o SCANREG para restaurar uma versão do Registro anterior à modificação que você realizou. 43-15 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas Figura 44.8 Usando o SCANREG. Você pode fazer um backup do Registro usando o Scanreg. Se quiser fazê-lo na versão para Windows, basta responder SIM no quadro da figura 7. Se quiser fazer o backup no modo MS-DOS, use o comando: SCANREG /BACKUP Ao invés de restaurar um backup do Registro, você pode tentar fazer correções usando o SCANREG para MS-DOS. Note que nem todos os tipos de problemas podem ser corrigidos desta forma. O comando a ser usado é: SCANREG /FIX Use este comando quando o Windows apresentar a mensagem “Erro no registro”. Monitorando as voltagens e a temperatura As placas de CPU modernas são capazes de informar medidas de voltagem, temperatura do processador e rotação do ventilador. Essas placas são fornecidas juntamente com programas que podem ser executados automaticamente na partida do Windows e passam a medir continuamente esses valores. Caso ocorra um problema sério, como um desvio em alguma das voltagens da fonte, as voltagens que chegam ao processador, a temperatura ou a rotação do ventilador, será emitido um alarme. Essas medidas são feitas por chips como o LM78, presente em muitas dessas placas. É preciso instalar o software de monitoração que acompanha a placa de CPU. A figura 9 mostra o programa Asus PC Probe, que pode ser usado com as placas de CPU Asus. No quadro de configuração indicamos os valores máximos e mínimos entre os quais podem variar a temperatura, tensões e 43-16 Hardware Total rotações dos coolers. A partir daí o programa gera um gráfico e passa a monitorar esses parâmetros. Figura 44.9 Programa de monitoração. Outros programas semelhantes a este fazem outros tipos de monitoramento. Algumas indicam também a quantidade de memória livre, o uso do processador e outros eventos críticos. Desta forma podem ser previstos travamentos causados por falta de recursos livres no sistema. No caso específico de voltagens e temperatura, os valores medidos também podem ser visualizados através do CMOS Setup, sem a necessidade do uso de programas adicionais. É claro que desta forma não temos uma monitoração constante, apenas uma consulta feita durante o uso de CMOS Setup. Display Doctor Este é um software bastante conhecido. Trata-se de um conjunto de utilitários dedicados à placa de vídeo e ao monitor. Suas principais funções são:     Possui drivers universais para todos os modelos de placas de vídeo Permite ajustar a placa de vídeo às características do monitor Suporta monitores não suportados pelo Windows Possui um driver VESA para o modo MS-DOS Os drivers universais para todos os modelos de placas de vídeo podem ser utilizados quando o usuário não conseguiu obter os drivers apropriados, nem no Windows, nem no site do fabricante da sua placa de vídeo. Esses Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas 43-17 drivers também são compatíveis com as versões mais recentes do DirectX. Se você não possui os drivers apropriados para a sua placa de vídeo, ou se os seus drivers apresentam problemas, pode usar os drivers do Display Doctor. O ajuste da placa de vídeo às características do monitor também é muito importante. Através do Display Doctor, podemos regular a freqüência vertical de acordo com as capacidades do monitor, centralizar a imagem e controlar a largura horizontal e vertical. São suportados muitos modelos de monitores, inclusive alguns que não aparecem na lista de monitores suportados pelo Windows, como o Samsung SyncMaster 5C. Outra característica interessante é o driver VESA para o modo MS-DOS. Com ele podemos utilizar certos jogos no MS-DOS em altas resoluções e elevado número de cores, coisa que não é permitida quando a placa de vídeo não possui um BIOS VESA. Existe ainda um utilitário (UNICENTR.EXE) que permite ajustar a freqüência vertical da placa de vídeo no modo MS-DOS. Desta forma, imagens em alta resolução em jogos para o modo MS-DOS não apresentarão flicker (cintilação). O Display Doctor não é gratuito, deve ser comprado pela Internet. Uma vez comprado, o usuário passa a ter direito a atualizações. Antes de comprar, você pode fazer o download da versão DEMO, plenamente funcional, e que pode ser utilizada durante um certo período de avaliação. Terminado este período, caso não seja feito o registro, o software continuará funcionando, porém com restrições: serão desabilitados os drivers de vídeo. Outras funções continuarão ativas, mesmo terminado o período de demonstração. Trata-se de um software que vale a pena comprar. Tanto a versão de demonstração como a definitiva podem ser obtidas em: www.scitechsoft.com. 43-18 Hardware Total Figura 44.10 Painel de Controle do Display Doctor. A figura 11 mostra o UNICENTR.EXE. Este utilitário regula as freqüências e centraliza a imagem no modo MS-DOS. Com ele escolhemos inicialmente o número de bits por pixel do modo gráfico a ser ajustado. Serão apresentados mais outros dois menus, um para escolher a resolução e outro para a freqüência vertical. Finalmente será apresentada uma tela para ajuste de centralização, altura, largura e freqüência vertical. As configurações serão armazenadas nos arquivos CONFIG.DAT e MONITOR.DAT, sendo válidas para o modo MS-DOS e para o Windows. Figura 44.11 Tela inicial do UNICENTR.EXE. O Display Doctor adiciona no AUTOEXEC.BAT o programa UNIVBE32.EXE. Este driver ocupa menos de 1 kB na memória convencional, ficando em sua maior parte na memória estendida. Com ele instalado, jogos para MS-DOS que suportam modos de alta resolução no padrão VESA poderão funcionar, além de ocuparem corretamente a tela e não apresentar flicker nas altas resoluções. No Windows ME e XP Home, Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas 43-19 que não têm AUTOEXEC.BAT, este deve ser gerado no AUTOEXEC de um disquete de boot. Scandisk Este programa que acompanha o Windows é capaz de detectar e corrigir problemas na estrutura lógica do disco, bem como livrar o disco de setores defeituosos. Vejamos em que consistem esses erros e como o Scandisk os recupera. Erros na estrutura lógica do disco Vários erros podem ocorrer na estrutura de diretórios e na FAT (File Allocation Table, ou Tabela de Alocação de Arquivos). Esses erros ocorrem quando o sistema operacional não pôde, devido a algum problema sério, completar a gravação de informações na FAT e nos diretórios. Isto ocorre, por exemplo, quando algum programa causa o travamento do computador, obrigando o usuário a pressionar o botão Reset, em um instante em que ainda existem informações a serem gravadas nos diretórios. Como resultado, temos lost clusters (clusters perdidos, ou Unidades de Alocação Perdidas). Seria muito rigor chamar isto de erro. Digamos que tratam-se de inconsistências na estrutura de arquivos. A princípio essas inconsistências são inofensivas, mas se nunca forem corrigidas, seu número poderá aumentar cada vez mais, fazendo com que sejam causados sérios problemas, como por exemplo, a incapacidade de criar novos diretórios e novos arquivos, mesmo existindo espaço livre no disco. Erros físicos na mídia do disco São os chamados bad sectors (Setores Defeituosos). Esses erros são bem mais graves, e se não forem corrigidos, poderão provocar perda de dados. Podem ser provocados por diversos motivos. Os dois principais são interferências na rede elétrica e o uso do botão Reset no instante em que existe uma gravação em andamento. O arquivo ao qual pertence o setor defeituoso estará inutilizado. Será preciso apagá-lo e gravá-lo novamente, a partir de uma cópia de backup. Será também necessário marcar os setores defeituosos na FAT para que não sejam mais usados. É muito importante usar periodicamente o Scandisk. Uma vez por semana é uma boa periodicidade. Lembre-se que os defeitos lógicos e físicos que podem ocorrer na estrutura do disco, podem a curto ou médio prazo, comprometer seriamente a integridade dos dados. 43-20 Hardware Total Figura 44.12 O Scandisk. Ao executarmos o Scandisk, é apresentado o quadro da figura 12. Para usálo, podemos adotar o procedimento mais simples, que consiste em selecionar o drive a ser processado (ou então mais de um drive, bastando manter a tecla Control pressionada e clicar sobre os drives desejados) e clicar sobre o botão Iniciar. Figura 44.13 Relatório apresentado pelo Scandisk. Quando um disco está isento de erros, o Scandisk faz a sua checagem e apresenta no final do seu trabalho, um pequeno relatório como mostra a figura 13. Observe que está indicado que O Scandisk não encontrou erros nesta unidade. Além disso são apresentadas algumas informações sobre o uso do disco. Quando usamos o Scandisk regularmente, normalmente não são encontrados erros. Quando ficamos muito tempo sem utilizar este programa, vários erros podem ocorrer. Erros mais comuns serão apresentados a seguir. Unidades de alocação perdidas Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas 43-21 Ocorre quando um arquivo existe no disco (ou seja, os clusters são marcados como estando em uso) mas não consta em nenhum diretório que algum arquivo esteja ocupando aqueles clusters. O Scandisk pode simplesmente liberar o espaço ocupado por esses clusters, ou opcionalmente, pode transformar esses conjuntos de clusters em arquivos. Esses arquivos ficam no diretório raiz e possuem nomes como FILExxxx.CHK, onde “xxxx” segue a numeração 0000, 0001, 0002, e assim por diante. Em geral esses arquivos são inúteis e podemos removê-los. Na figura 14, vemos que o Scandisk encontrou clusters (ou unidades de alocação) perdidos. A recuperação consistirá em converter este espaço em arquivos FILExxxx.CHK a serem armazenados no diretório raiz. A menos que se tratem de arquivos de texto, a melhor coisa a fazer é eliminar esses arquivos. Figura 44.14 O Scandisk encontrou clusters perdidos. Vínculos cruzados Neste problema temos dois ou mais arquivos ocupando os mesmos clusters, o que em situação normal não pode ocorrer. Quando isto ocorre, podemos optar por simplesmente apagar todos os arquivos envolvidos neste problema. Entretanto, quando ocorre um problema como este, normalmente um arquivo está correto, e o outro (ou outros) estão errados. O Scandisk pode corrigir o problema fazendo cópias separadas de cada um dos arquivos envolvidos no conflito. Neste caso, após o término da operação do Scandisk, devemos checar qual deles é o correto, e eliminar os demais. Este é o caminho mais indicado quando não temos backup dos arquivos envolvidos. Na figura 15 vemos o quadro apresentado pelo Scandisk quando são encontrados arquivos com vínculos cruzados. A solução mais limpa para o problema é usar a opção Excluir todos os arquivos afetados, e depois disso recuperá-los a partir de um backup previamente realizado, ou através de uma reinstalação de software. 43-22 Hardware Total Figura 44.15 O Scandisk encontrou arquivos com vínculos cruzados. Tamanho incorreto Uma das informações existentes nos diretório é o número exato de bytes ocupados por cada arquivo. Este número deve ser coerente com o espaço total consumido pelos seus clusters. Um determinado arquivo pode ter, digamos, 90.000 bytes. Em um disco com clusters de 16 kB, este arquivo ocupa 6 clusters. Com 6 clusters de 16 kB podem ser armazenados arquivos que ocupem no mínimo 81921 (5 x 16 kB + 1) e no máximo 98.304 bytes (6 x 16 kB). Não será possível detectar neste caso, um erro que faça com que o arquivo apareça, digamos, com o tamanho de 85.000 bytes. Neste caso, ao tentarmos abrir este arquivo, este aparecerá truncado, se for um arquivo de dados. Se for um arquivo executável, os resultados serão imprevisíveis, podendo resultar até mesmo no travamento do computador. Se o tamanho estiver errado para, digamos, 95.000 bytes, o arquivo terá bytes inválidos no seu final. Infelizmente este tipo de erro não pode ser detectado pelo Scandisk. Entretanto, se o tamanho inválido resultar em um espaço maior ou menor que o esperado para o número de clusters do arquivo, o Scandisk detectará o problema e o corrigirá. Também neste caso, devemos apagar o arquivo, caso seja um executável, e copiá-lo de um backup ou fazer novamente sua instalação. Data incorreta Outra informação existente no diretório é a data na qual o arquivo foi criado, e as datas nas quais o arquivo foi respectivamente alterado e acessado pela última vez. Essas datas devem obedecer a uma seqüência lógica. Por exemplo, as data de acesso e de modificação devem ser posteriores à data de criação. Da mesma forma, a data de acesso não pode ser anterior à data de modificação. O Scandisk realiza checagens como esta e faz os devidos reparos. Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas 43-23 Nomes longos residuais Este problema ocorre quando fazemos o apagamento de um arquivo de nome longo no modo MS-DOS. Cada arquivo de nome longo ocupa várias entradas de diretório. Por exemplo, um arquivo de nome “Relatório Mensal” possui uma entrada de diretório principal onde consta o nome “Relató~1”, o seu tamanho, a indicação do primeiro cluster ocupado e a data de última alteração, e outras entradas adicionais (invisíveis para o usuário, bem como para os utilitários para MS-DOS) onde consta o restante do seu nome longo e as datas de criação do último acesso. Quando um arquivo é removido no modo MS-DOS, a sua entrada principal é eliminada do diretório, bem como a FAT é atualizada para indicar que seus clusters agora estão livres. Entretanto, as entradas adicionais usadas para manter os nomes longos e as datas adicionais são mantidas. Apesar disso não causar, a princípio, problema algum, faz com que os diretórios fiquem desnecessariamente grandes. Isto é particularmente ruim para o diretório raiz em discos que usam a FAT16, o único que possui limitação quanto ao número de arquivos que pode manter (512 entradas de diretório). Não confie plenamente nas correções efetuadas pelo Scandisk. Essas correções garantem apenas que não existem mais inconsistências na estrutura de diretórios e na FAT, mas não garantem que os dados armazenados nos arquivos envolvidos estejam seguros. O procedimento correto é remover todos os arquivos com problemas (o arquivo SCANDISK.LOG mostra quais são eles) e substituí-los por cópias feitas em um backup prévio ou mediante uma reinstalação de software. Teste de superfície O Scandisk tem a possibilidade de realizar dois tipos de teste:   Padrão: Verifica se há erros em arquivos e pastas Completo: Executa o teste padrão e varre o disco em busca de erros O teste completo é muito mais demorado que o padrão. A diferença consiste na leitura do disco à procura de setores defeituosos. Ao ser encontrado um setor defeituoso, seu cluster é marcado na FAT como “Bad Block”, o que impede que seja usado para a gravação de arquivos, evitando assim perdas de dados. Se o cluster onde está o setor defeituoso não contiver previamente dados gravados, não terá ocorrido nenhum tipo de perda de dados (ocorreria sim, se este cluster fosse futuramente utilizado para armazenar dados). Se o cluster onde está o setor defeituoso contiver previ- 43-24 Hardware Total amente dados, o Scandisk informará que aquele arquivo está com problemas. É feita uma correção grosseira que consiste em copiar os dados do cluster defeituoso para um cluster bom. O arquivo estará corrigido do ponto de vista físico, ou seja, não apresentará erros de leitura ao ser acessado, mas seus dados estarão adulterados. É preciso apagar o arquivo e substituí-lo por uma cópia feita em um backup prévio ou por reinstalação do software ao qual pertence. Desfragmentador de disco A fragmentação é um processo no qual os arquivos tendem a ser armazenados em porções separadas do disco. Apesar disso não ser considerado um defeito, produz dois problemas sérios:   Queda de desempenho Maior desgaste mecânico do disco rígido Portanto, além de ficar mais lento, um disco rígido pode apresentar defeito na sua parte mecânica por excesso de movimentações com as cabeças de leitura e gravação. Para solucionar o problema, devemos utilizar programas desfragmentadores. Sua atividade consiste em ler os arquivos fragmentados e gravá-los novamente de forma que ocupem áreas em seqüência. O uso desses programas é portanto um procedimento de manutenção preventiva. Como ocorre a fragmentação Cada vez que apagamos um arquivo, espaços ficam disponíveis ao longo do disco. Quando gravamos um novo arquivo, este tende a ocupar o espaço disponível, a partir do início do disco. Como o espaço disponível pode ser formado por várias lacunas resultantes do apagamento de vários arquivos, um novo arquivo a ser gravado poderá ficar distribuído em várias áreas diferentes. Este efeito é o que chamamos de fragmentação. Quanto mais fragmentado é um arquivo, mais movimentos serão necessários com as cabeças de leitura e gravação para acessá-lo. Quando um disco está vazio e o preenchemos com arquivos, são ocupados os clusters livres, a partir do início do disco. Enquanto ainda não apagamos nenhum arquivo, todos os novos arquivos criados são preenchidos em clusters consecutivos. A figura 16 representa o mapa de alocação de um disco não fragmentado. Os retângulos representam clusters ocupados, e o espaço em branco no final representa clusters livres. Nesta situação, o próximo arquivo gravado ocupará os primeiros clusters livres encontrados, 43-25 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas que serão obviamente consecutivos. Nesta mesma figura, os últimos 20 blocos representam um arquivo recentemente gravado. Figura 44.16 Ocupação de clusters em um disco não fragmentado. Suponha agora que diversos arquivos são apagados, até que o mapa de alocação fique como na figura 17. Observe os clusters livres resultantes do apagamento desses arquivos. Dizemos que existe agora uma fragmentação do espaço livre. Figura 44.17 O mesmo disco, após o apagamento de alguns arquivos. Se for agora feita a gravação de um arquivo, serão usados os primeiros clusters disponíveis, e a sua distribuição será a mostrada na figura 18 (usamos como exemplo um arquivo de 20 clusters). O arquivo será distribuído ao longo de diversas áreas distintas, e dizemos que está fragmentado. 43-26 Hardware Total Figura 44.18 Gravação de um arquivo fragmentado. Durante o processo de desfragmentação os arquivos serão remanejados de forma que não existam mais lacunas livres e que cada arquivo ocupe uma área contígua (ou seja, que não esteja dividida em partes). O espaço livre será todo reunido em uma grande área no final do disco. Novos arquivos ocuparão esta área de forma seqüencial, ficando também em uma forma não fragmentada. Apenas quando ocorrer o apagamento de arquivos, novas lacunas surgirão, fazendo com que novos arquivos sejam armazenados em forma fragmentada. Dependendo da quantidade de arquivos fragmentados, o processo de desfragmentação pode ser muito demorado. Um disco que nunca foi desfragmentado poderá levar uma hora ou mais quando esta operação for feita pela primeira vez. Terminada a desfragmentação, o uso normal do disco fará com que o disco tenha o seu grau de fragmentação aumentado lentamente. Se fizermos uma desfragmentação após uma semana, certamente o tempo consumido neste processo será bem menor que na primeira desfragmentação. Como o processo de desfragmentação é em geral demorado, existem métodos de desfragmentação parcial. São eles: Desfragmentação de arquivos - Todos os arquivos fragmentados são rearrumados em uma forma não fragmentada, mas não há preocupação com a eliminação das lacunas. A desvantagem deste método é que os próximos arquivos a serem gravados serão fragmentados. Desfragmentação do espaço livre - Com este método, arquivos fragmentados continuarão nesse estado, mas os novos arquivos a serem armazenados estarão com certeza em uma forma não fragmentada. Podemos usar este método quando já foi realizada recentemente uma desfragmentação completa, o que garante que a maioria dos arquivos não estão fragmentados. Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas 43-27 Aqui vai uma dica: antes de desfragmentar um disco, remova eventuais arquivos desnecessários:    Esvazie a lixeira Remova os arquivos temporários da Internet no seu navegador Remova os arquivos temporários (*.TMP) O Desfragmentador de disco do Windows Ao executarmos o Desfragmentador de Disco do Windows, é inicialmente apresentado o quadro mostrado na figura 19. Nele devemos selecionar o drive a ser desfragmentado, e a seguir pressionar o botão OK. Figura 44.19 Indicando o drive a ser desfragmentado. A desfragmentação será iniciada, sendo apresentado um quadro como o da figura 20. Figura 44.20 Desfragmentação em andamento Na figura 21 vemos o quadro de opções avançadas do Desfragmentador de Disco do Windows. Podemos usar a opção “Reorganizar arquivos de programas para que iniciem mais rápido”. Esta opção faz um remanejamento dos arquivos executáveis para o início do disco, o que resulta em menor tempo de carregamento. 43-28 Hardware Total Figura 44.21 Opções avançadas do Desfragmentador de Disco Temos ainda a opção Verificar se há erros na unidade de disco, que deve ser preferencialmente utilizada. Quando esta opção é marcada, o Desfragmentador de Disco se recusará a operar caso existam erros na estrutura lógica do disco, sugerindo o uso do programa Scandisk para resolver eventuais problemas. Nesse caso devemos fechar o Desfragmentador de Disco, executar o Scandisk, e finalmente voltar ao Desfragmentador. Durante a desfragmentação podemos usar o botão Pausa para suspender provisoriamente a operação. Enquanto o Desfragmentador faz o seu trabalho, podemos continuar utilizando outros programas, mas isto traz algumas desvantagens. Primeiro, arquivos que estejam sendo manipulados por outros programas não serão movidos no processo de desfragmentação. Segundo, o computador ficará mais lento, devido à intensa atividade de acesso a disco no decorrer da desfragmentação. Se quisermos durante este processo executar tarefas que exijam acesso intensivo ao disco podemos fazer uma pausa na desfragmentação. Basta clicar sobre o botão Pausa. Com a desfragmentação temporariamente paralisada, o programa que estamos usando poderá acessar o disco mais rapidamente. Ao terminarmos, podemos clicar novamente sobre o botão Pausa para que a desfragmentação continue. Temos ainda o botão Parar, que permite suspender totalmente a desfragmentação. Ao pressionarmos o botão Exibir Detalhes, a janela do desfragmentador assume o aspecto mostrado na figura 22. 43-29 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas Figura 44.22 Visão detalhada do desfragmentador. Experimente fazer um teste interessante. Cronometre o tempo gasto com a inicialização do Windows (a partir do instante em que aparece a mensagem “Iniciando o Windows...”). Faça isto antes e depois da desfragmentação. Você verá que, após a desfragmentação, o tempo gasto será bem menor. Muitos usuários chegam a fazer desfragmentações diárias. Outros a fazem apenas de meses em meses. Nenhum dos dois está errado. Aquele que faz desfragmentações muito freqüentemente terá seu sistema de arquivos mais veloz, mas diariamente perderá algum tempo na desfragmentação. O que raramente faz desfragmentações não perderá tempo nesta atividade, mas seu acesso a disco será mais lento. Você poderá adotar qualquer esquema, dependendo da sua vontade de obter melhor desempenho, e da sua disposição em esperar pela desfragmentação. Norton Disk Doctor (NDD) O Norton Disk Doctor é um programa similar ao Scandisk que faz parte do Norton Utilities. Sua operação é ligeiramente diferente, mas os tipos de consertos realizados são os mesmos. 43-30 Hardware Total Figura 44.23 Norton Disk Doctor. Indicamos os drives a serem testados e clicamos no botão Diagnosticar. Será feita uma série de checagens na estrutura lógica do disco (figura 24). Ao término dessas checagens entrará em ação o Teste de superfície, no qual são procurados e mapeados setores defeituosos. Ao término da operação será apresentado um relatório como o da figura 25. Figura 44.24 Checagens no disco. Figura 44.25 Relatório final do Norton Disk Doctor. Na maioria das vezes o Scandisk é suficiente para solucionar problemas no disco, mas em casos de travamentos ou anomalias no Scandisk, normalmente o Norton Disk Doctor faz seu trabalho corretamente. Nos raros 43-31 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas casos em que ocorrem problemas, podemos iniciar o Windows em modo de segurança e a seguir usar o Scandisk ou o Norton Disk Doctor. Scandisk e NDD para MS-DOS No Windows encontramos uma versão do Scandisk própria para operar no modo MS-DOS. Trata-se do programa SCANDISK.EXE, localizado no diretório C:\WINDOWS\COMMAND. Caso não seja possível realizar um boot normal no Windows, você pode utilizar esta versão do SCANDISK. Figura 44.26 O Scandisk para MS-DOS. A figura 26 mostra o Scandisk para MS-DOS em execução. Execute preferencialmente o Scandisk que está localizado no próprio computador que será testado. Se você utilizar um Scandisk do Windows anterior à versão 95 OSR2, não poderá diagnosticar discos formatados com FAT32. O Norton Disk Doctor também tem uma versão para o modo MS-DOS. Trata-se do arquivo NDD.EXE, localizado no diretório: C:\Arquivos de Programas\Norton Utilities A figura 27 mostra a tela de abertura do NDD para MS-DOS. É um pouco mais elaborado que a versão para MS-DOS do Scandisk. Podemos fazer uma checagem na estrutura lógica dos discos rígidos, ou fazer exame de superfície. Ao selecionar a opção, é apresentada outra tela para que sejam indicados os discos a serem diagnosticados. 43-32 Hardware Total Figura 44.27 Norton Disk Doctor para o modo MSDOS. Norton Speed Disk O Norton Speed Disk, contido no Norton Utilities, sempre foi considerado o melhor desfragmentador de discos para PC. Tanto foi assim que a partir do MS-DOS 6.0, a Microsoft passou a incluir neste sistema operacional, o MS Defrag, que é na verdade uma versão simplificada do Norton Speed Disk. Também no Windows 95 e superiores isto ocorre. O programa Desfragmentador de Discos é na verdade uma versão simplificada do Norton Speed Disk. Observe na figura 19, a mensagem de copyright para a Symantec Corporation, produtora do Norton Utilities. Figura 44.28 Escolhendo o método de desfragmentação. Dependendo da versão do programa, o quadro da figura 28 poderá ser mostrado automaticamente, ou apenas quando é usado o botão Iniciar. Neste quadro podemos escolher o método de otimização desejado. Feita a escolha, clicamos sobre o botão Iniciar. A figura 29 mostra este programa em operação. Seu uso é bastante simples, basta selecionar o drive desejado e clicar sobre o botão Iniciar. 43-33 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas Figura 44.29 Norton Speed Disk em execução. Não importa qual seja o desfragmentador em uso, é possível que a sua operação não possa prosseguir, caso existam problemas na estrutura lógica do disco. Esses problemas podem ser corrigidos com o Scandisk (que faz parte do Windows) ou com o Norton Disk Doctor. Terminada a desfragmentação, o Norton Speed Disk apresenta o mapa de utilização do disco mostrado na figura 30. As versões mais novas deste software possuem um novo e interessante recurso. Ao invés de deixar todos os arquivos no início do disco e uma grande área vazia no seu final, colocam no início do disco os arquivos mais utilizados, depois o espaço livre, e por último os arquivos menos utilizados. Este modo de organização melhora ainda mais o desempenho nos acessos aos arquivos de uso mais comum. Figura 44.30 Término da desfragmentação 43-34 Hardware Total Podemos escolher o método de otimização a ser usado pelo Norton Speed Disk. Basta clicar no botão Propriedades, e a seguir em Opções. Será apresentado um quadro onde podemos escolher o método de otimização (completa, de arquivos ou de espaço livre), além de várias outras opções. Cuidado com o sistema de arquivos Cabe aqui apresentar duas recomendações importantíssimas a respeito da desfragmentação: 1) Um disco usado pelo Windows deve ser desfragmentado apenas com programas desfragmentadores próprios para o Windows. 2) Um disco formatado com FAT32 deve ser desfragmentado com um programa que suporte a FAT32. Se for utilizado um utilitário desfragmentador que não seja apropriado para o Windows 9x, serão perdidos os nomes longos de arquivos. Por exemplo, um arquivo de nome “Relatório mensal” apresentará, após a desfragmentação, o nome “Relató~1”. Não use portanto desfragmentadores para MSDOS. Também é importante a questão da FAT32, usada no Windows 95 OSR2 e superiores. Você não poderá desfragmentar um disco que usa FAT32 utilizando uma versão antiga de desfragmentador que suporte apenas a FAT16, mesmo que se trate de um software para Windows 9x (por exemplo, a primeira versão do Norton Utilities 95). Recuperando um disco com o Norton Rescue O programa RESCUE.EXE é um utilitário para MS-DOS que faz parte do Norton Utilities. Ele faz a recuperação do CMOS Setup, setor de boot e tabela de partições do disco rígido. É útil portanto quando ocorrem problemas com a bateria que resultam em perda de Setup, ou quando o computador é atacado por vírus, causando adulteração no setor de boot e tabela de partições. Para que seja possível restaurar um disco usando o Rescue, é preciso que tenha sido feito um backup prévio dessas informações. Este backup é feito com o comando Disco de Emergência do Norton Utilities. Este comando fará a geração de três disquetes nos quais existe o boot, utilitários para recuperação no modo MS-DOS e backup de dados de configuração do CMOS e do disco rígido. 43-35 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas No disco 1 temos três arquivos que guardam configurações sobre o CMOS e sobre o disco rígido: CMOSINFO.SAV BOOTINFO.SAV PARTINFO.SAV Cópia do CMOS Setup Cópia dos registros de boot Cópia das tabelas de partições Caso ocorra perda de Setup, perda do setor de boot ou tabela de partições (o disco rígido não seria mais reconhecido), execute um boot com o disquete 1 de emergência do Norton Utilities. O programa RESCUE.EXE será executado automaticamente (figura 31). Devemos selecionar as informações a serem restauradas (Alt-M, Alt-E e Alt-T) e pressionar o botão Restaurar (Alt-R). Depois da recuperação será necessário realizar um novo boot para que as mudanças tenham efeito. Figura 44.31 Uso do Norton Rescue. Discos formatados acidentalmente podem ser recuperados com o Norton Unformat (UNFORMAT.EXE), localizado no disco 3. Note que a recuperação necessita de duas condições para que seja realizada de forma segura: 1) É preciso que tenha sido usado anteriormente o programa Image 2) O disco rígido não pode ter recebido novos arquivos após a formatação Se essas condições não forem satisfeitas, a desformatação não é segura, e não é recomendável. Inclusive o UNFORMAT pergunta ao ser executado, se o programa IMAGE foi previamente utilizado. O Image faz uma cópia da tabela de partições e do diretório raiz e armazena em um arquivo de nome IMAGE.IDX. Mantém ainda o backup da versão anterior deste arquivo (IMAGE.BAK). Esses arquivos são armazenados em setores no final do disco rígido, de modo que mesmo quando os diretórios são perdidos, o UNFORMAT consegue localizá-los (figura 32). 43-36 Hardware Total Figura 44.32 O UNFORMAT encontrou os arquivos IMAGE.IDX e IMAGE.BAK. Terminada a restauração, execute um boot mas não grave nada ainda no disco recuperado. Use agora o NDD (pode ser encontrado no disco 2 de emergência gerado pelo Norton Utilities) para reparar defeitos na estrutura lógica do disco recém-recuperado. Se você recuperou o drive C, use o comando: NDD C: /QUICK Para que este tipo de recuperação tenha sucesso total, use sempre o programa Image, localizado no grupo Norton Utilities do Windows 9x (figura 33). Para usá-lo basta marcar os drives cujas imagens devem ser criadas e clicar no botão Image. Figura 44.33 Usando o Norton Image. Para que o Image seja executado automaticamente sempre que o Windows for iniciado, clique no botão Opções. Será apresentado o quadro da figura 34. Selecione então os drives a serem processados e marque a opção Executar automaticamente junto com o Windows. Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas 43-37 Figura 44.34 Configurando o Image para ser executado na inicialização do Windows. Utilitários de manutenção do Windows O Windows possui diversos utilitários de manutenção, facilitando a resolução de problemas, principalmente relacionados com software. Faremos agora a apresentação desses utilitários. A maioria deles não possui ícones disponíveis na área de trabalho, e não constam nos menus obtidos a partir do botão Iniciar. Para usá-los é preciso usar o comando Executar e digitar o nome do programa desejado. Você poderá entretanto criar ícones para esses programas, facilitando assim a sua chamada. Uma outra forma de executar esses programas é através do menu de ferramentas do Microsoft System Information, como mostraremos a seguir. Informações sobre o sistema (MSINFO32.EXE) Este programa (Microsoft System Information) está localizado no menu de Ferramentas de Sistema (Iniciar / Programas / Acessórios / Ferramentas de Sistema / Informações sobre o sistema). Podemos vê-lo em execução na figura 35. 43-38 Hardware Total Figura 44.35 Informações sobre o sistema. Na parte direita da janela existem as chaves: Recursos de hardware, Componentes, Aambiente de software, Internet Explorer e Aplicativos. Com a chave Recursos de Hardware podemos visualizar IRQs, canais de DMA, endereços de memória, endereços de E/S, conflitos e dispositivos de legado. As informações desta chave são similares às existentes no Gerenciador de Dispositivos. A chave Componentes também apresenta as informações existentes no Gerenciador de Dispositivos, mas de forma mais detalhada (figura 36). Figura 44.36 Componentes instalados. O MSINFO tem uma chave Ambiente de Software, com a qual podem ser obtidas inúmeras informações que não estão disponíveis no Gerenciador de Dispositivos (figura 37). Podemos ver os nomes de todos os drivers de software, tarefas em execução e outras informações. 43-39 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas Figura 44.37 Ambiente de software. Este programa possui entre os seus menus, o Ferramentas, através do qual podem ser executados outros utilitários de manutenção que acompanham o Windows (figura 38). Vamos então apresentar alguns desses utilitários: Figura 44.38 Menu de ferramentas. Restauração do sistema Este é um interessantíssimo recurso introduzido no Windows ME. Um problema muito comum entre os usuários de PCs é quando depois de instalar um novo software ou hardware, eventuais problemas ocorrem, deixando o computador instável ou inoperante. Não é uma situação comum, o normal é tudo correr bem na nova instalação, mas problemas podem ocorrer. Quando o usuário não consegue desfazer a instalação, acaba formatando o disco rígido. Isso é o mesmo que “matar mosquito com canhão”. Aliás, tem gente que formata o disco rígido como quem troca de camisa. Felizmente no Windows ME existe um método muito mais rápido, simples e seguro para desfazer instalações mal sucedidas: a Restauração do 43-40 Hardware Total Sistema. Este programa encontrado no menu de ferramentas de sistema (e també a partir do MSINFO32) deve ser usado antes de qualquer nova instalação. Use a opção “Criar um ponto de restauração”. Feito isso, instale seu novo software ou hardware. Se ocorrerem problemas, volte ao programa de Restauração do Sistema e escolha a opção “Restaurar o meu computador para um momento anterior”. Será apresentado um “calendário” no qual podemos selecionar o ponto de restauração desejado. O computador voltará então ao exato estado do instante em que foi criado o ponto de restauração, acabando com a necessidade de formatar o disco rígido. Na Ajuda do Windows ME existem mais detalhes sobre este novo utilitário. Figura 44.39 Restauração do sistema. Verificação do Registro Este comando ativa o SCANREGW, o programa de verificação do registro, já abordado neste capítulo. Agente de exclusão automática de driver (ASD.EXE) Este programa oferece sugestões para solucionar problemas ocorridos durante o boot que tenham impedido drivers de serem carregados. Durante a inicialização, o Windows tenta carregar os drivers dos dispositivos instalados. Se por algum problema este carregamento não pôde ser feito (conflitos de hardware, driver incompatível ou corrompido, etc.), o dispositivo ficará indicado com um ponto de exclamação no Gerenciador de Dispositivos. Execute então o ASD.EXE e serão apresentadas possíveis soluções. Utilitário de configuração do sistema (MSCONFIG.EXE) Este programa é usado para diagnosticar problemas que impeçam o Windows de inicializar corretamente, descobrindo por exemplo, a causa de 43-41 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas travamentos. Possui diversas guias, entre as quais a Geral, mostrada na figura 40. Podemos escolher três tipos de inicialização:    Normal Diagnóstico Seletiva Figura 44.40 Quadro Geral do MSCONFIG. O modo de diagnóstico faz um carregamento interativo de todos os programas e drivers envolvidos no boot. A cada módulo, é perguntado ao usuário se o carregamento deve ser feito ou não. Desta forma podemos saber qual foi o módulo que causou o travamento. No Windows 95 não existia este recurso, e para fazer este tipo de carregamento era preciso pressionar F8 e marcar a opção Confirmação Passo a Passo (Shift-F8). A inicialização seletiva permite desativar a execução de alguns arquivos de inicialização (CONFIG.SYS, AUTOEXEC.BAT, etc). Em geral a desativação completa desses arquivos não ajuda muito na resolução de problemas, pois muitos dos comandos existentes poderão fazer falta na operação normal do Windows, causando outros tipos de problemas. Existem guias através dos quais podemos editar os arquivos AUTOEXEC.BAT, CONFIG.SYS, WIN.INI e SYSTEM.INI. Cada um dos comandos desses arquivos pode ser ativado, desativado, movido para cima ou para baixo. Também podemos criar novos comandos e editar os já existentes. 43-42 Hardware Total Figura 44.41 Podemos ativar ou desativar programas que são carregados através do grupo Iniciar. Temos ainda a guia Iniciar, com a qual podemos desativar seletivamente programas e drivers que o Windows carrega durante a sua inicialização. Muitos desses módulos são carregados através do menu Iniciar (Iniciar / Programas / Iniciar), outros são chamados pelo WIN.INI e SYSTEM.INI, outros são ativados por chamadas no Registro. Se o boot no modo de diagnóstico apresentar problemas, podemos desativar o módulo que o causou e tentar a execução do boot. Uma vez sabendo o módulo defeituoso, podemos tentar descobrir a sua origem e tentar fazer sua reinstalação, ou obter uma versão mais recente. Dr Watson (DRWATSON.EXE) O Dr. Watson é um software que monitora a atividade do Windows e gera um arquivo contendo informações sobre falhas ocorridas. Quando ocorre algum problema em um aplicativo, o Windows apresenta um quadro informando sobre o problema. Se no quadro apresentado você clicar no botão Detalhes, serão apresentadas várias informações sobre o problema, como o conteúdo dos registradores do processador, nome do programa que travou, entre outras. Essas informações são incorporadas ao arquivo gerado pelo Dr. Watson. Ao executarmos este programa, seu ícone é representado na barra de tarefas, ao lado do relógio. Aplique um clique duplo sobre este ícone e será exibida a janela do Dr. Watson. Use então o comando Exibir / Avançado, e o programa assumirá o aspecto mostrado na figura 42. Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas 43-43 Figura 44.42 O programa Dr. Watson. Através das guias deste programa podemos visualizar todos os drivers instalados, programas em execução, informações sobre o processador, quantidade de memória e recursos livres, etc. O Dr. Watson não atualiza seu relatório quando o PC trava e é necessário pressionar o botão Reset. Em caso de problemas, use o comando Arquivo / Abrir do Dr. Watson para fazer a leitura do arquivo DRWATSONnn.WLG, na pasta C:\WINDOWS\DRWATSON. O relatório apresentado pelo Dr. Watson não permite que o usuário resolva os problemas, apesar de fornecer algumas pistas. Seu objetivo principal é fornecer informações sobre o estado do sistema na ocasião do problema, permitindo que uma equipe de suporte possa analisar o que ocorreu. Editando o Registro Você poderá encontrar pela frente (por exemplo, em sites de suporte técnico) procedimentos para resolução de problemas que são baseados em alterações no Registro do Windows. Veremos agora como fazer essas alterações usando o programa REGEDIT, o editor de Registro que acompanha o Windows. O Windows 3.x armazenava informações relativas às suas configurações em dois arquivos: WIN.INI e SYSTEM.INI. Seus programas utilizam, além desses arquivos, vários outros arquivos próprios, todos com a extensão INI. Em 43-44 Hardware Total geral o usuário não precisa fazer modificações nesses arquivos. O Painel de Controle e comandos de configuração existentes em todos os programas fazem as alterações necessárias nesses arquivos, e a maioria dos usuários não precisa nem mesmo saber de sua existência. No Windows 9x, os arquivos WIN.INI, SYSTEM.INI e demais arquivos INI criados e mantidos por programas individuais, são mantidos por questões de compatibilidade. Desta forma, programas para Windows 3.x podem ser usados no Windows 9x. Entretanto, o Windows 9x utiliza um outro processo mais eficiente para armazenar informações de configuração: o Registro (em inglês, Registry). Tanto o Windows 9x como os programas escritos especificamente para ele, guardarão todas as suas informações de configuração no Registro, que é composto de dois arquivos localizados no diretório C:\WINDOWS: SYSTEM.DAT e USER.DAT. O Registro é um método muito mais eficiente para armazenar informações de configuração. Enquanto utiliza apenas dois arquivos, no Windows 3.x eram usados muitos arquivos INI, o que dificultava muito a sua localização e alteração. Também no caso do Windows 9x, o usuário não precisa visualizar nem alterar o Registro. O programa REGEDIT.EXE, usado para editar os arquivos SYSTEM.DAT e USER.DAT, nem mesmo aparece nos menus a partir do botão Iniciar. Para usá-lo, temos que clicar sobre o botão Iniciar e escolher o comando Executar, digitando REGEDIT. Mesmo as alterações sobre os arquivos SYSTEM.DAT e USER.DAT podem ser feitas por outros processos. O Painel de Controle aceita modificações feitas pelo usuário, modificações estas que são incorporadas ao Registro, sem que o usuário precise usar o REGEDIT. Mesmo não sendo necessário usar o REGEDIT, vamos encontrar em muitas publicações especializadas no Windows 9x, dicas de configurações que podem ser feitas através de alterações no Registro. Faça um backup do Registro Antes de fazer alterações no Registro, faça um backup como mostramos neste capítulo. No Windows 95, faça uma cópia dos arquivos USER.DAT e SYSTEM.DAT. No Windows 98 e superioress você pode usar o mesmo método, mas se quiser pode fazer este backup de uma forma mais fácil usando o programa SCANREGW, como já mostramos no início deste capítulo. 43-45 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas O program REGEDIT Tanto é perigoso fazer modificações indevidas no Registro, que o programa REGEDIT.EXE nem mesmo faz parte dos menus do botão Iniciar. Para executá-lo, temos que usar o comando Executar, a partir do botão Iniciar da barra de tarefas. A figura 43 mostra o REGEDIT em funcionamento. Figura 44.43 O programa REGEDIT. Todas as informações existentes no Registro ficam armazenadas em áreas principais chamadas de chaves. Essas chaves ficam na parte esquerda da janela do REGEDIT. Na parte direita são mostrados os dados armazenados nessas chaves. Dentro de cada chave existem outras chaves. Podemos acessálas da mesma forma como acessamos as pastas no Windows Explorer. Por exemplo, para abrir a chave HKEY_USERS, basta aplicar-lhe um clique duplo, e teremos algo como mostra a figura 44. Dentro de uma chave aberta, encontramos outras chaves que podem ser também abertas da mesma forma. Figura 44.44 Abrindo a chave HKEY_USERS. Apesar da figura 43 mostrar várias chaves, na verdade são apenas duas: HKEY_LOCAL_MACHINE e HKEY_USERS. As demais chaves mostradas são atalhos para partes específicas das duas chaves principais. As alterações no Registro consistem em alterar ou criar valores dentro das chaves. Vejamos a seguir um exemplo de alteração através do REGEDIT. Nomes longos 43-46 Hardware Total Alguns usuários ficam um pouco incomodados com a forma usada para exibir nomes longos no formato 8.3, tanto nas seções do MS-DOS como nos aplicativos para Windows 3.x. Por exemplo, se criarmos um arquivo com o nome longo MICROSOFT.DOC (9 caracteres no nome), este será visualizado com o nome MICROS~1.DOC. Se for criado outro arquivo de nome longo cujos 6 primeiros caracteres sejam “MICROS”, este será chamado de MICROS~2.DOC. Entretanto, na maioria das vezes não são criados outros arquivos com nome longo e com os 6 primeiros caracteres iguais aos de um arquivo já existente. Se não existem MICROS~2.DOC, MICROS~3.DOC e outros, é muito melhor chamar o arquivo original de MICROSOF.DOC, ao invés de MICROS~1.DOC. A alteração que mostraremos aqui faz com que os arquivos de nome longo sejam convertidos para o formato 8.3, apenas tomando os 8 primeiros caracteres do seu nome (excluindo os espaços em branco). Apenas se for criado um outro arquivo de nome longo, cujos 8 primeiros caracteres sejam iguais a outro já existente, serão gerados nomes como MICROS~1. Observe que esta alteração não será válida para os arquivos já existentes, e sim, para os que forem criados depois da modificação. A modificação consiste no seguinte: Comece abrindo a chave: HKEY_LocalMachine\System\CurrentControlSet\Control\FileSystem A figura 45 mostra esta chave já aberta. Figura 44.45 Abrindo uma chave do registro. Crie um novo valor binário dentro desta chave, como mostra a figura 46. Devemos clicar com o botão direito do mouse sobre a janela do REGEDIT. Será apresentado um menu cujo único elemento é Novo, e a seguir outro menu, no qual devemos escolher a opção Valor binário. A seguir digitamos NameNumericTail. Observe que, apesar de estarmos usando letras maiúsculas e minúsculas para facilitar a leitura, não é feita distinção entre elas. Portanto, você pode digitar, por exemplo, “namenumerictail” ou 43-47 Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas “NAMENUMERICTAIL”, mas sugerimos a forma “NameNumericTail” por ser de leitura mais fácil. Figura 44.46 Criando um novo valor binário dentro de uma chave. A seguir aplicamos um clique duplo sobre o valor recém criado. Será apresentado um quadro como o da figura 47, no qual podemos digitar valores binários. Digite apenas 0 e clique em OK. Figura 44.47 Definindo um valor binário. O Registro estará alterado, e para que as alterações tomem efeito, é preciso sair do REGEDIT e reinicializar o Windows. Entretanto, algumas alterações tomam efeito a partir do instante em que o REGEDIT é fechado, sem que seja preciso reinicializar o Windows. Na dúvida, faça a reinicialização. 43-48 Hardware Total Figura 44.48 Valor binário já criado na chave. Você poderá a seguir experimentar esta alteração. Crie um documento de nome longo usando um aplicativo do Windows 9x. Por exemplo, use o WordPad para criar um arquivo de nome Microsoft.DOC. Ao executar o Prompt do MS-DOS você pode listar o diretório onde está este arquivo, e verá que seu nome é mostrado como MICROSOF.DOC, e não como MICROS~1.DOC. Neste exemplo vimos entre outras coisas como criar um valor binário dentro de uma chave. Os elementos que podem ser criados dentro de uma chave são os seguintes: Valor de Seqüência (string). Trata-de de um conjunto de caracteres Valor DWORD. Trata-se de um valor numérico que ocupa 32 bits Valor binário. Trata-se de um grupo de bytes Figura 44.49 Editando uma string. Figura 44.50 Editando um valor DWORD. Capítulo 43 – Softwares que previnem e resolvem problemas 43-49 Na figura 47, vimos o quadro apresentado para a edição de um valor binário. Nas figuras 49 e 50 vemos quadros usados na edição de seqüências e DWORD. Exemplo: Bug no sistema de arquivos do Windows 95 Vamos agora mostrar um exemplo de solução de problema através do Regedit. Trata-se de um bug no sistema de arquivos do Windows 95. Este bug só foi corrigido a partir da versão OSR2. Portanto, se você usa o Windows 95 OSR2 ou superior não precisa fazer esse ajuste. Faça-o se você usa o Windows 95 original ou o Windows 95a (obtido com a instalação do Service Pack 1). Para saber qual é a sua versão do seu Windows, clique em Meu Computador com o botão direito do mouse, selecione a opção Propriedades e depois a guia Geral. O sistema de arquivos do Windows 9x pode ser configurado de três formas:    Sistema móvel Desktop Servidor A diferença entre as três opções está na forma como funciona a cache de disco do Windows. Quando existe mais memória disponível (opção Servidor), uma área maior é disponibilizada para memorizar localizações de diretórios e arquivos, resultando em maior desempenho (atuam sobre os parâmetros PathCache e NameCache, no Registro). Quando existe menos memória, é memorizada uma quantidade menor de localizações de arquivos e diretórios, mas em compensação, sobra mais memória RAM para aplicativos. A Microsoft recomenda que esta opção (Móvel, Desktop, Servidor) seja selecionada de acordo com a quantidade de memória RAM existente no PC (Móvel até 8 MB, Desktop até 20 MB e Servidor de 20 MB em diante). Entretanto os resultados esperados não são obtidos na prática, devido a um erro de programação do Windows 95. Para as funções de Servidor e Móvel, ocorre uma inversão nos valores de PathCache e NameCache armazenados no registro. Por exemplo, ao configurarmos o PC como Servidor de Rede, são usados valores de 64 para NameCache e 2729 para PathCache (deveria ser o contrário). Como resultado, o sistema de arquivos memoriza a localização de apenas 64 arquivos, distribuídos em 2729 diretórios!!! Apenas a configuração Desktop funciona corretamente. 43-50 Hardware Total Figura 44.51 Abrindo a chave para alterar os valores default de NameCache e PathCache para as configurações de Servidor e Móvel. Para solucionar o problema, precisamos usar o Editor de Registro. Ao ser executado, selecione a chave: Hkey_Local_Machine\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\FSTemplates Nesta chave, encontraremos as subchaves DeskTop, Mobile e Server. As configurações para Desktop ficam em branco, pois são usados valores default do Windows 95. Em cada uma das outras duas subchaves, encontramos os valores de NameCache e PathCache, como mostra a figura 51. Podemos então alterá-los. Programe os valores de NameCache e PathCache da seguinte forma: Computador Móvel Parâmetro NameCache PathCache Valor 51 01 00 00 10 00 00 00 Servidor de Rede Parâmetro NameCache PathCache Valor A9 0A 00 00 40 00 00 00 Salve o Registro, execute uma nova partida no Windows. Depois volte no Quadro de Propriedades do Sistema e escolha a opção adequada (Móvel, Desktop ou Servidor). Depois de um novo boot, as alterações terão efeito. ////////// FIM ////////////////