Qual o barramento exclusivo para placa de vídeo?

Introdução

Barramentos (ou, em inglês, bus) são, em poucas palavras, padrões de comunicação utilizados em computadores para a interconexão dos mais variados dispositivos. Neste artigo, você conhecerá algumas características dos principais barramentos presentes nos PCs, como ISA, AGP, PCI, PCI Express. Note que muitos desses padrões já não são utilizados em computadores novos, mesmo assim, conhecê-los é importante.

Antes de começarmos, é importante você saber que, no decorrer deste texto, o InfoWester utilizará com certa frequência a palavra slot. Esse termo faz referência aos encaixes físicos de cada barramento para a conexão de dispositivos (placas de vídeo, placas de rede, etc.). Em geral, cada barramento possui um tipo de slot diferente.

Barramento ISA (Industry Standard Architecture)

O barramento ISA é um padrão não mais utilizado, sendo encontrado apenas em computadores antigos. Seu aparecimento se deu na época do IBM PC e essa primeira versão trabalha com transferência de 8 bits por vez e clock de 8,33 MHz (na verdade, antes do surgimento do IBM PC-XT, essa valor era de 4,77 MHz).

Na época do surgimento do processador 286, o barramento ISA ganhou uma versão capaz de trabalhar com 16 bits. Dispositivos anteriores que trabalhavam com 8 bits funcionavam normalmente em slots com o padrão de 16 bits, mas o contrário não era possível, isto é, de dispositivos ISA de 16 bits trabalharem com slots de 8 bits, mesmo porque os encaixes ISA de 16 bits tinham uma extensão que os tornavam maiores que os de 8 bits, conforme indica a imagem abaixo:

Repare na imagem acima que o slot contém uma divisão. As placas de 8 bits utilizam somente a parte maior. Como você já deve ter imaginado, as placas de 16 bits usam ambas as partes. Por conta disso, as placa-mãe da época passaram a contar apenas com slots ISA de 16 bits. Curiosamente, alguns modelos foram lançados tendo tanto slots de 8 bits quanto slots de 16 bits.

Se você está acostumado com slots mais recentes, certamente percebeu o quão grandes são os encaixes ISA. O de 16 bits, por exemplo, conta com 98 terminais. Por aí, é possível perceber que as placas de expansão da época (isto é, placas de vídeo, placas de som, placas de modem, etc.) eram igualmente grandes. Apesar disso, não era difícil encontrar placas que não utilizavam todos os contactos dos slots ISA, deixando um espaço de sobra no encaixe.

Com a evolução da informática, o padrão ISA foi aos poucos perdendo espaço. A versão de 16 bits é capaz de proporcionar transferência de dados na casa dos 8 MB por segundo, mas dificilmente esse valor é alcançado, ficando em torno de 5 MB. Como essa taxa de transferência era suficiente para determinados dispositivos (placas de modem, por exemplo), por algum tempo foi possível encontrar placa-mãe que contavam tanto com slots ISA quanto com slots PCI (o padrão sucessor).

Barramento PCI (Peripheral Component Interconnect)

O barramento PCI surgiu no início de 1990 pelas mãos da Intel. Suas principais características são a capacidade de transferir dados a 32 bits e clock de 33 MHz, especificações estas que tornaram o padrão capaz de transmitir dados a uma taxa de até 132 MB por segundo. Os slots PCI são menores que os slots ISA, assim como os seus dispositivos, obviamente.

Mas, há uma outra característica que tornou o padrão PCI atraente: o recurso Bus Mastering. Em poucas palavras, trata-se de um sistema que permite a dispositivos que fazem uso do barramento ler e gravar dados directo na memória RAM, sem que o processador tenha que “parar” e interferir para tornar isso possível. Note que esse recurso não é exclusivo do barramento PCI.

Outra característica marcante do PCI é a sua compatibilidade com o recurso Plug and Play (PnP). Com essa funcionalidade, o computador é capaz de reconhecer automaticamente os dispositivos que são conectados ao slot PCI. Actualmente, tal capacidade é trivial nos computadores, isto é, basta conectar o dispositivo, ligar o computador e esperar o sistema operacional avisar sobre o reconhecimento de um novo item para que você possa instalar os drivers adequados (isso se o sistema operacional não instalá-lo sozinho). Antigamente, os computadores não trabalhavam dessa maneira e o surgimento do recurso Plug and Play foi uma revolução nesse sentido. Além de ser utilizada em barramentos actuais, essa funcionalidade chegou a ser implementada em padrões mais antigos, inclusive no ISA.

O barramento PCI também passou por evoluções: uma versão que trabalha com 64 bits e 66 MHz foi lançada, tendo também uma extensão em seu slot. Sua taxa máxima de transferência de dados é estimada em 512 MB por segundo. Apesar disso, o padrão PCI de 64 bits nunca chegou a ser popular. Um dos motivos para isso é o fato de essa especificação gerar mais custos para os fabricantes. Além disso, a maioria dos dispositivos da época de auge do PCI não necessitava de taxas de transferência de dados maiores.

Barramento AGP (Accelerated Graphics Port)

Se antes os computadores se limitavam a exibir apenas caracteres em telas escuras, hoje eles são capazes de exibir e criar imagens em altíssima qualidade. Mas, isso tem um preço: quanto mais evoluída for uma aplicação gráfica, em geral, mais dados ela consumirá. Para lidar com o volume crescente de dados gerados pelos processadores gráficos, a Intel anunciou em meados de 1996 o padrão AGP, cujo slot serve exclusivamente às placas de vídeo.

A primeira versão do AGP (chamada de AGP 1.0) trabalha a 32 bits e tem clock de 66 MHz, o que equivale a uma taxa de transferência de dados de até 266 MB por segundo, mas na verdade, pode chegar ao valor de 532 MB por segundo. Explica-se: o AGP 1.0 pode funcionar no modo 1x ou 2x. Com 1x, um dado por pulso de clock é transferido. Com 2x, são dois dados por pulso de clock.

Em meados de 1998, a Intel lançou o AGP 2.0, cujos diferenciais estão na possibilidade de trabalhar também com o novo modo de operação 4x (oferecendo uma taxa de transferência de 1.066 MB por segundo) e alimentação eléctrica de 1,5 V (o AGP 1.0 funciona com 3,3 V). Algum tempo depois surgiu o AGP 3.0, que conta com a capacidade de trabalhar com alimentação eléctrica de 0,8 V e modo de operação de 8x, correspondendo a uma taxa de transferência de 2.133 MB por segundo.

Além da alta taxa de transferência de dados, o padrão AGP também oferece outras vantagens. Uma delas é o fato de sempre poder operar em sua máxima capacidade, já que não há outro dispositivo no barramento que possa, de alguma forma, interferir na comunicação entre a placa de vídeo e o processador (lembre-se que o AGP é compatível apenas com placas de vídeo). O AGP também permite que a placa de vídeo faça uso de parte da memória RAM do computador como um incremento de sua própria memória, um recurso chamado Direct Memory Execute.

Quanto ao slot, o AGP é ligeiramente menor que um encaixe PCI. No entanto, como há várias versões do AGP, há variações nos slots também (o que é lamentável, pois isso gera muita confusão). Essas diferenças ocorrem principalmente por causa das definições de alimentação eléctrica existentes entre os dispositivos que utilizam cada versão. Há, por exemplo, um slot que funciona para o AGP 1.0, outro que funciona para o AGP 2.0, um terceiro que trabalha com todas as versões (slot universal) e assim por diante. A ilustração abaixo mostra todos os tipos de conectores:

Como você deve ter reparado na imagem acima, o mercado também conheceu versões especiais do AGP chamadas AGP Pro, direccionadas a placas de vídeo que consomem grande quantidade de energia.

Apesar de algumas vantagens, o padrão AGP acabou perdendo espaço e foi substituído pelo barramento PCI Express.

Barramento PCI Express

O padrão PCI Express (ou PCIe ou, ainda, PCI-EX) foi concebido pela Intel em 2004 e se destaca por substituir, ao mesmo tempo, os barramentos PCI e AGP. Isso acontece porque o PCI Express está disponível em vários segmentos: 1x, 2x, 4x, 8x e 16x (há também o de 32x, mas até o fechamento deste artigo, este não estava em uso pela indústria). Quanto maior esse número, maior é a taxa de transferência de dados. Como mostra a imagem abaixo, esse divisão também reflecte no tamanho dos slots PCI Express:

O PCI Express 16x, por exemplo, é capaz de trabalhar com taxa de transferência de cerca de 4 GB por segundo, característica que o faz ser utilizado por placas de vídeo, um dos dispositivos que mais geram dados em um computador. O PCI Express 1x, mesmo sendo o mais “fraco”, é capaz de alcançar uma taxa de transferência de cerca de 250 MB por segundo, um valor suficiente para boa parte dos dispositivos mais simples.

Com o lançamento do PCI Express 2.0, que aconteceu no início de 2007, as taxas de transferência da tecnologia praticamente dobraram.

Outros barramentos

Os barramentos mencionados neste texto foram ou são bastante utilizados pela indústria, mas há vários padrões que, por razões diversas, tiveram aceitação mais limitada no mercado. É o caso, por exemplo, dos barramentos VESA, MCA e EISA:

VESA: também chamado de VLB (VESA Local Bus), esse padrão foi estabelecido pela Vídeo Electronics Standards Association (daí a sigla VESA) e funciona, fisicamente, como uma extensão do padrão ISA (há um encaixe adicional após um slot ISA nas placa-mãe compatíveis com o padrão). O VLB pode trabalhar a 32 bits e com a frequência do barramento externo do processador (na época, o padrão era de 33 MHz), fazendo com que sua taxa de transferência de dados pudesse alcançar até 132 MB por segundo. Apesar disso, a tecnologia não durou muito tempo, principalmente com a chegada do barramento PCI;

EISA: sigla de Extended Industry Standard Architecture, o EISA é, conforme o nome indica, um barramento compatível com a tecnologia ISA. Por conta disso, pode operar a 32 bits, mas mantém sua frequência em 8,33 MHz (a mesma do ISA). Seu slot é praticamente idêntico ao do padrão ISA, no entanto, é mais alto, já que utiliza duas linhas de contactos: a primeira é destinada aos dispositivos ISA, enquanto a segunda serve aos dispositivos de 32 bits

Os barramentos abordados neste artigo servem, essencialmente, à conexão de dispositivos directamente na placa-mãe, através de slots específicos. No entanto, há outras tecnologias com finalidades semelhantes, como o SATA, além daquelas que permitem a conexão de um dispositivo sem a necessidade de abertura do computador, como o USB, o FireWire e o Bluetooth (este último, sem fios).

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