Placa Mãe Motherboard Conexão Interna, tipos e modelos chipset componentes on board Aula 3 curso

Conexões Internas. Chip-Set. Tipos e Modelos de Placas Mãe (AT,AT) e Componentes On-Board (Aula 3)

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Mobo de 1982 do IBM-PC

Conhecida por Motherboard, Mainboard ou apelidada de MOBO, este componente sem dúvida é o mais importante de um computador, até mais que o processador. A Mobo, recebe a energia da fonte de alimentação, e a distribui de forma adequada para suas placas e periféricos, também conecta o processador e o coloca em comunicação com as memórias RAM, e barramento de dados. Acopla e interliga as placas externas, disco rígido, e todo e qualquer outro componente. 

No resumo, não existem dados digitais processados / recebidos pelo computador, que fique sem passar pela Mobo. 

Para efetuar a comunicação complexa de dados, a Mobo conta com chips extremamente complexos (menos que um processador) chamado de Chip-Sets. Para tanto, cada placa mãe terá uma Arquitetura, ela seria exatamente a forma adequada para o correto funcionamento de todos os periféricos. Quem dita a arquitetura da placa atualmente é o modelo de processador!

Diante do mercado atual, duas empresas dominam o mercado de processadores. A Intel e a AMD. Por hora, não vamos falar de processadores, e muito menos vantagens e desvantagens de cada um, não estamos aqui para fazer comparativos, cada um tem suas preferências.

Devemos saber escolher corretamente a Mobo, pois para cada tipo de processador, existe uma arquitetura correta! Não compre Mobo sem checar a compatibilidade com seu processador primeiro! O ideal é definir o processador e depois escolher a Mobo adequada

Tipos e Modelos de MotherBoard

No Brasil os mais conhecidos são o antigo padrão AT e o mais atual o padrão ATX. Vamos conhecer as diferenças entre eles:

Padrão AT (Advance Technology)

Uma placa mãe padrão AT

O padrão AT é antigo e obsoleto, foi muito usado nos computadores de 1980 até meados de 1990. Sua arquitetura possui muitos cabos e conectores. É fácil identificar uma placa AT por dois motivos:

1) Não possui nenhum componente On-Board, nem conectores no fundo da placa. 

AT somente possui o conector do Teclado!

O único conector fornecido, é o do teclado! Ainda por cima ele é o padrão DIN, antigo, não existia PS/2 ou USB! Todo o resto deve ser conseguido, conectando-se fios e cabos, ou até mesmo placas para recursos tais como (portas seriais, paralela, vídeo, som, etc)

2) Fonte de Alimentação tem apenas 2 Cabos!

Detalhe do conector de energia padrão AT

Sim, o padrão AT tinha uma fonte especial! Não adianta tentar ligar as fontes novas numa placa assim, deve ser uma fonte apropriada, muitas tensões do ATX nem são usadas no padrão AT. O chato era ligar errado, e queimar a placa na hora! Os cabos podem ser investidos facilmente, levando a erros e sérios problemas ao técnico. Atenção!

Veja o esquema elétrico da pinagem do padrão AT

Pinagem do Antigo Padrão AT

Como podemos perceber, o padrão AT não possui o desligamento automático (power off), portanto para desligar a energia, uma chave interruptora de corrente, deveria ser pressionada para ligar/desligar o computador manualmente! O sistema operacional deveria ser finalizado primeiro, o usuário aguardar a confirmação de desligamento, e só assim, desligar! Muitos discos rígidos eram danificados, pois os usuários mal esperavam, e já saiam desligando sem os cabeçotes estarem recolhidos. 

O padrão AT foi extinto pois era inadequado para uma máquina computadorizada, porém ainda é possível encontrar raridades no mercado brasileiro, ainda usando o padrão AT. Fique esperto!

Outros recursos modernos, tais como controle automático do cooler (processador) não existiam. O cooler do processador era ligado diretamente na fonte de alimentação. O padrão AT tinha problemas de sobreaquecimento constante, devido a alta quantidade de fios e cabos internos, dificultando a circulação de ar frio no interior dos gabinetes.

Padrão ATX (Advanced Technology Extended)

Uma evolução do padrão AT, incentivado principalmente pela Intel. Já usado depois dos 486, no Pentium 1, este padrão apresenta muitas melhorias. 

Placa mãe padrão ATX (atual)

Podemos notar que no padrão ATX, foram diminuidos os cabos internos. Agora temos conectores on-board na placa que garantem menos placas e conectores para as mesmas funções (porta de mouse, som, rede,vídeo). Com isso o problema de sobreaquecimento foi melhorado!

No padrão ATX o teclado/mouse estão com conectores PS/2 (min-din). Placas antigas do ATX já traziam portas serial (RS-232) e Paralela embutidas na placa, dispensando os cabos e conectores. 

Conector de Energia do Padrão ATX- A prova de erros

Outra mudança maravilhosa, foi o conector de energia, que agora está mais "inteligente" não permitindo a ligação de forma errada!

Ainda na parte de energia, uma novidade foi a inclusão do pulso automático (soft switch PWR_ON) para ligar e desligar a fonte, usando o sistema operacional/botão macio do painel. Agora o computador pode ser desligado automaticamente, recurso não presente no padrão AT. Com isso funções como hibernar/suspender no sistema operacional foram possíveis.

O padrão ATX ainda incluiu outras tensões de alimentação menores, dedicadas ao processador e chip-sets, contribuindo para a melhoria do consumo, que agora é muito menor do que no padrão AT.

Tamanho das Placas (Dimensão dos Gabinetes)

O padrão ATX deu origem a muitas outras versões, mas calma, elas são apenas de dimensão da placa, o tamanho, pois todas seguem o padrão ATX fielmente. Fique esperto, para ver se o gabinete desejado, aceita a placa mãe que você quer instalar. Segue abaixo uma tabela com o tamanho das placas ATX e seus nomes comerciais.

Tabela Comparativa de tamanhos ATX

Não se preocupe. Aqui no Brasil é bem comum os padrões ATX e Micro-ATX para usar em desktops (computador pessoal). Os demais padrões são usados em ambientes corporativos, você não verá muito.

Para gamers e entusiastas, melhor comprar um gabinete que suporte placas ATX, as Micro-ATX possuem menos slots de expansão.

Slots das Placas Mãe (Barramentos de Expansão)

Para expandir a capacidade de recursos da placa mãe, é possível se conectar placas dedicadas, para obtermos um melhor rendimento ou até mesmo suprir a falta de algum recurso não existente.

Muitas placas mães eram totalmente off-board (o caso das placas padrão AT), então para obter vídeo, som, etc os usuários tinham que encaixar as placas em determinados slots de expansão.

Conheça os mais usados em Desktops

Slot de Expansão ISA ( Industry Standard Architecture) 

Lendário Barramento ISA

Este barramento foi criado em 1981 para ser o padrão universal de conexões, já que naquela época era comum cada fabricante ter seu próprio padrão, criando uma incompatibilidade universal entre computadores. Este barramento usava 8bits para comunicação que mais tarde foi ampliado para 16bits. Este Barramento não é mais usado atualmente (somente algumas poucas aplicações ainda rodam em ISA), devido a sua baixa performance. No máximo 3 Slots ISA podem existir numa placa mãe. É raro encontrar uma Mobo com este barramento, mas como falei, ainda existem alguns. 

Slot PCI (Peripheral Component Interconnect)

Slot de Barramento PCI muito comum

Este talvez é o mais famoso e usado barramento de expansão que o mundo inteiro conhece. Baseado na arquitetura IBM-PC, foi criado pela INTEL em 1992 para a linha Pentium, desta forma aposentando o ISA devido a sua baixa performance. 

Opera com 32 ou 64 bits de transferência (133MB/s máx) e aceita até 5 barramentos na Mobo. A vantagem é que DMA,IRQ e outros parâmetros são configurados automaticamente ( Plug&Play).

Centenas de placas das mais variadas funções (vídeo, som, rede, paralela, serial, captura,etc) foram produzidas no padrão PCI. Ainda existem algumas Mobo modernas que possuem no mínimo 1 Slot em PCI (para suportar aquela sua placa antiga e querida).

Porém o Slot PCI está em desuso pela indústria. Está sendo substituído por outro padrão mais evoluído. Mas saiba que fatalmente você irá se deparar com este Slot em sua vida, devido a imensa gama de placas que foram fabricadas neste padrão.

AGP (Accelerated Graphics Port) Vídeo 3D (jogos e gráficos avançados)

Placas de Vídeo usavam Slot AGP

Placas de vídeo mais avançadas com chips de processamento estilo (ATi Radeon/Geforce) as famosas placas 3D aceleradoras, precisavam de mais velocidade de barramento, algo que os slots PCI comuns não podiam fornecer. Com isso, foi criado o padrão AGP, exclusivamente para conectar placas de vídeo aceleradoras!

Criado pela Intel em 1997 para ser usado num Pentium 2, virou padrão de mercado. O AGP 1X consegue transferir em taxas de até 266MB/s o dobro do PCI normal.

Após 2003, com chips gráficos mais avançados, a indústria melhorou o padrão AGP, e surgiram mais velocidades AGP2X - AGP4X -AGP8X.

O AGP8X foi o melhor padrão de vídeo alcançado chegando até 2133MB/s e permitindo o uso de memória RAM compartilhada.

Em 2005 a própria Intel, descontinuaria este barramento por outro melhorado. Atualmente nenhuma placa de vídeo moderna usa barramentos AGP, nenhuma Mobo moderna possui este conector. Porém devido a alta gama de placas produzidas, você poderá se deparar com este barramento um dia.

Placas de vídeo conectadas via slot AGP, são muito melhores com que as conectadas por PCI normal, que em geral não passam de resolução VGA.

PCI-E (O novo padrão de Slots- Atual)

PCi-E e suas velocidades. Padrão Atual.

Em 2004 a Intel apresentou o barramento PCI-E como substituto dos slots AGP e PCI. Com isso, passou a ser o padrão da indústria de placas de expansão atuais.

Todas Mobo atuais possuem slots PCI-E em seu interior. Assim como no AGP, o PCI-E possuí um número para indicar sua velocidade.

PCI-E 1X, 2X,4X,8X,16X e 32X

O PCI-E 1X consegue transferir em até 6X133Mhz muito mais rápido que um PCI tradicional. 

PCI-E usado agora em placas de vídeo 3D

Como você deve imaginar, um slot 16X é muito mais rápido ainda, e chega até 4GB/s. Por isso mesmo o PCI-E 16X se tornou o padrão para a indústria das novas placas aceleradoras de vídeo.

O padrão 32x de 8GB/s ainda não está sendo usado nem por placas de vídeo.

Devido as baixas tensões, ele está mais imune aos ruídos e por isso pode conseguir altíssimas taxas de transferência.

Outra vantagem, é que no PCI-E as placas tem um caminho Exclusivo para o chipset, no PCI as placas estavam todas em paralelo. 

Uma novidade é que placas de velocidades Menores, podem ser conectadas em slots de Maior Velocidade.

Ex:
Uma PCI-E de 1X pode ser conectada num slot PCI4X
Uma PCI-E de 8X pode ser conectada num slot PCI16X

Com isso, ganhamos facilidade e praticidade, acabando com as famosas confusões de compatibilidade.

Uma PCI-E de velocidade Maior JAMAIS poderá ser ligada num slot PCI-E de velocidade menor, pelo simples motivo. Ela não caberá!

Fisicamente quanto mais X, maior o comprimento do conector, por isso não tem erro.

CHIPSET (North and South Bridge)

Exemplo de Chipset

O famoso Chipset das Mobo é um circuito integrado muito especial, ele é que faz a conexão do processador com os demais periféricos. É como se ele fosse o gerente ou coordenador da equipe, deixando o presidente (CPU) livre para fazer outras atividades.

Para cada tipo específico de função existe um chipset apropriado. Os chipsets respeitam a arquitetura adequada do processador (Intel/AMD) por isso não são compatíveis. Cuidado um processador AMD jamais funcionaria num chipset compatível com Intel!

Esquema Geral dos Chipsets

Northbrigde: Faz a ligação entre o processador (CPU) e as memórias RAM, oferecendo um canal exclusivo de alta velocidade. Outros canais de alta velocidade  também são controlados por este chipset. Por muitos anos, ele vinha integrado na própria Mobo, porém algumas arquiteturas (AMD) já faziam o uso do chipset North integrado no próprio processador. Atualmente, tanto processadores Intel (Core I) tanto AMD (FX,Sempron,Athlon) trazem o Northbrige integrados no processador. Portanto não espere ve-lo na Mobo!

exemplo dos novos processadores Intel.

Southbrige: Chip integrado na Mobo (o único atualmente) que controla todas as demais comunicações de periféricos. Dispositivos On-board (som,rede), conexões SATA, IDE, e todo o resto. Todas as placas mães atuais possuem este chipset, somente as placas mais antigas é que possuem 2 (north + south).

Controladores Internos (OnBoard)

Quando compramos uma Mobo atual, é comum que alguns circuitos estejam onboard. Geralmente estes circuitos são do SOM e da placa de Rede (internet). Dependendo do processador instalado na placa mãe podem ainda estar disponíveis o Vídeo onboard.

Som OnBoard pelo controlador ALC

Som: A grande maioria das placas vem com controlador ALCXXXXX ou similar instalado. Ele oferece som em até 5.1 canais de boa qualidade, suficiente e razoável para a grande maioria do público. Mas se você é um usuário exigente, gamer ou até mesmo aprecia som de qualidade superior, melhor instalar uma placa dedicada (offboard) tal como uma SoundBlaster.

Som para + Exigentes OffBoard

Rede: Necessária para a conexão com a internet

Controlador RTLXX de Rede

(RJ45) grande parte das Mobo atuais fazem uso do chip controlador RTLXXXX ou similar. Com conexão padrão 100/1000GB/s este controlador é o suficiente para todos os usuários. Exceto em caso em que se queira 2 placas de rede ou +, ou ainda quando ocorre a queima da placa interna (raios,etc) podemos instalar outra placa de rede externa via PCI ou PCI-E

Vídeo: A mais polêmica das placas, em que muitos defendem a GPU e outros a APU. Eu particularmente vejo mais vantagens na GPU (offboard) porém conforme eu disse vai do gosto e preferências de uso. Para desfrutar do video onboard, você deverá instalar um processador que tenha APU! Caso contrário, somente poderá ter vídeo com placa offboard.

A qualquer momento que instalar uma placa de vídeo offboard via PCI-E/AGP, automaticamente a Mobo fará o desligamento da APU interna, deixando livres os recursos conforme esperado. 

Uma placa de vídeo aceleradora offboard

Somente placas Mobo especiais permitem o SLI ou CroosFireX para somar 2 GPU,melhorando o poder de processamento!

Conexões Padrão (Visão Traseira)

Painel Traseiro -Exemplo de Mobo Padrão

Muitas Mobo atuais possuem conexões traseiras como as da foto acima. Aqui no Brasil a maioria das placas possuem (USB, USB3.0, Vídeo VGA, Rede, SOM 5.1 (verde,azul, vermelho).

Conexões do Painel (PanelSW, Led/ power /reset)

Exemplo padronizado

Também é necessário executar algumas conexões entre a Mobo e o gabinete. USB frontal, conectores de som, botões de liga, reset e leds de sinalização são o comum.

Veja o padrão

USB Frontal: Verifique no manual da Mobo a pinagem corretamente. Se tiver um conector padrão como na foto acima, conecte na Mobo conforme indicado no manual, cuidado, existem polaridade e tensões adequadas. Uma ligação errada pode queimar a porta USB ou periféricos a ela conectados.

H.D.D Led: Luz de indicação de atividade do Disco rígido -acende quando está lendo/escrevendo. Conecte conforme indicado no manual,existem polaridade + e -, ligar errado fará a luz não acender ou queimar-se.

Power Led: Luz de indicação de energia/estado hibernado ou suspenso. - Acende quando o computador está ligado, ou pisca para sinalizar algum estado especial. Desligada quando não há energia elétrica. Conecte conforme indicado no manual, possui polaridade + e -, ligar errado fará a luz não acender ou queimar-se.

Power SW: Botão de Liga/Desliga.Conecte conforme indicado no manual, não tem polaridade. O botão do gabinete de ser estilo chave de contato momentâneo, não pode travar no estado!

Reset SW: Botão de Reset. Serve para resetar a máquina (reiniciar) sem desligar a energia. Conecte conforme indicado no manual, não tem polaridade. O botão do gabinete de ser estilo chave de contato momentâneo, não pode travar no estado!

Aproveite e tire todas as suas dúvidas durante as aulas.

Até a próxima.

JMJG (Eng Eletrônico - Instrutor de Hardware)