Placas de Expansão e equipamentos externos Aula 10 curso hardware

Tipos de Placas de Expansão diferenças de Slots de Expansão. A nova tecnologia (PCI-e) equipamentos externos conectados ao micro. Conectores USB e Front audio Panel- Aula 10

Placa conectada em slot ISA

Nas aulas anteriores, vimos as diferenças entre as mais variadas formas de slots de conexão em Mobo. Os primeiros que estudamos foram os Slots ISA. Lentos e obsoletos, eles eram usados como forma de ampliar os recursos existentes no micro. Mas afinal, qual o motivo de existir slots de expansão em placas mãe?

O motivo é o seguinte: A placa mãe por mais completa que possa ser, não possui todos os recursos necessários para o funcionamento completo da máquina. Muitas placas antigas, só dispunham do soquete da CPU e soquetes para memórias RAM, além de slots de expansão. Todos os demais recursos conhecidos (som, vídeo, placa de rede,etc) deveriam ser providos por placas, conectadas em slots de expansão. Isso torna as placas Mobo mais baratas, pois se tivessem chips "onboard" para tudo, certamente seriam muito caras.

Atualmente, muitas Mobo possuem seus recursos on-board, os chips de Som (ALCXXX) e Rede (RTLXXX) que por vezes pode não ser suficientes, e os usuários podem querer expandir ou até mesmo melhorar seus recursos.

Imagine ainda querer conectar duas placas de rede, ou melhorar o som com recursos 8.1!

Sem slots de expansão, as Mobo, seriam totalmente desprovidas de qualquer possibilidade de melhorias ou "upgrades" tornando os computadores simples gadgets.

Slot padrão PCI-e (express)

Conforme já estudamos, este slot foi criado pela Intel, para melhoria de velocidade e desempenho. Possui uma indicação (Xnúmero) para indicar a compatibilidade com placas de expansão, representando a taxa de transferência (1X,2X,4X,8X,16X,32X).

PCI-e 1X.

Apesar do 1X, este barramento é 6 (seis) vezes mais rápido do que o antigo padrão PCI. Para isso o PCI-e utiliza caminhos ou "lanes" para estabelecer uma comunicação serial ponto-a-ponto entre o barramento e o chip-set! Além disso, a tensão de operação é baixa LVDS, o que garante mais imunidade a ruídos e melhora a velocidade das taxas de transferência. 

Geralmente é o slot mais usado de todos! É o menor que existe na Mobo, poderá ser facilmente reconhecido. Devido a baixas taxas (menores do padrão PCI-e) foi escolhido para ser o padrão de algumas placas de expansão. Vejamos algumas.

Apesar do processamento de som ser complexo, ele não chega a ser tão crítico quando o vídeo, e neste caso não requer tanta velocidade de transferência. Por isso é comum, placas de som de última geração (Sound Blaster) usarem o PCI-e 1X como forma de conexão. 

As placas de Rede (Lan) também se utilizam do padrão PCI-e 1X, já que mesmo operando em 100/1000, não necessitam de tanta taxa de transferência com o chipset. 

 Usados em casos especiais, podemos ainda acrescentar as boas de velhas saídas seriais (RS-232) usando placas de expansão conectadas via PCI-E 1X.

Para atividades especiais (CFTV) ou ainda para captura de vídeo, podemos inserir placas de captura, que também operam em barramento PCI-e 1X.

Em resumo, grande parte das aplicações atuais, não requerem grandes taxas de transferência entre o chipset e a placa. Por isso mesmo, a maioria das placas Mobo do mercado, oferecem muitos slots de conexões PCI-e 1X.

Eles são conectados ponto-a-ponto no SouthBridge que está localizado na Mobo. As placas padrão PCI-e 1X podem ser ligadas em slots de velocidades maiores (2X,4X,16X,32X) porém representam um desperdício de recursos, pois só vão operar usando apenas 1 lane.

Placas de Vídeo (Exceção) PCI-e 16X

Placa de Vídeo OffBoard AMD Radeon 16X

Atualmente, as únicas placas que utilizam os barramentos PCi-e 16X são as placas de vídeo. O vídeo é um dado extremamente complexo e pesado para ser processado, ainda mais com gráficos 3D com altos FPS. Por isso, ele é tratado de forma especial, usa um barramento exclusivo, que diferente dos demais é ponto-a-ponto diretamente no chipset NorthBridge (que hoje está embutido no processador CPU).

Por conta disso, as taxas de transferência são absurdas (Gb/s) permitindo um processamento rápido com 16 lanes no PCI-E. 

Placas mães comuns possuem apenas 1 (um) slot PCI-E 16X, enquanto as Mobo especiais, que fazem SLI ou CrossFireX, podem possuir mais que 2!

Asus Mobo especial para SLI e CrossFireX

Não existem ainda aplicações que usem slots de 32X, talvez futuramente placas de vídeo 3D reais (vídeo tridimensional verdadeiro), possam usar este barramento.

Recomendamos que se deixe sempre este barramento livre, para uso com placas de vídeo, conecte as demais placas em slots (1X,2X,4X,8X).

Porta USB.

Muitos gabinetes modernos, já dispõe de conectores USB frontais (2 no mínimo) e para facilitar a conexão na Mobo, trazem cabos com plugues como este da foto. Basta conectar na Mobo, no lugar certo (consultar manual da placa), devido a ser um único bloco, evitam erros de inversão de pinos, que podem causar sérios danos. Antigamente os pinos eram todos separados, induzindo ao erro na hora da conexão.

Áudio Frontal

Muitos gabinetes atuais, também já possuem conexão frontal para áudio (fone de ouvido + microfone). Para tanto, devem ser conectados na Mobo cabos especiais como os da foto. AC97 ou HD Audio.

AC97 é uma espécie de áudio analógico antigo, padrão usado nos 486, se sua Mobo suportar somente este recurso de som (consultar manual),conecte APENAS o AC97. Se sua placa mãe for moderna, certamente ela suporta HD Audio, então plugue o conector que está marcado com HD.Este novo padrão possui mais qualidade, e suporta mais recursos.

Os gabinetes universais trazem os dois conectores, para efeito de compatibilidade entre Mobo antigas e as mais novas.

Equipamentos Externos Conectados

Atualmente podemos ter uma enorme diversidade de aparelhos conectados ao computador. Os mais comuns são impressoras, smartphones, discos rígidos portáteis, web-cam, etc.

Geralmente a conexão é dada através das portas USB.

Vamos praticar em sala o que aprendemos até aqui?

Até a próxima aula

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Tipos de memória RAM velocidade FSB Barramentos e modelos Aula 7 curso

Aula 7 -Memória RAM. Tipos, velocidades, barramentos e história.

Memória RAM

Conforme comentamos em aulas anteriores (Aula1), todo chip de processador precisa de uma memória temporária para funcionar (RAM). Sem memória ficaria impossível até iniciar o processo de Boot, e não teríamos nenhuma máquina digital ou computadores operando.

A memória age como um "rascunho" temporário, onde o processador pode guardar/ler dados que foram processados, ou até mesmo o sistema operacional. SIM, mesmo armazenado em Disco Rígido uma boa parte do sistema operacional deverá ser executado em memória RAM. Já entendemos, que a RAM é um ítem fundamental do computador, e que sem ela, não existe nem o "Boot da máquina", mas então para que existem centenas de modelos, tipos diferentes de memória RAM? Vejamos uma rápida viagem no tempo......

História da memória digital

Tubo de Williams- Primeira Memória Aleatória

Mesmos os primeiros gigantes computadorizados (ENIAC, EDVAC, Colossus) já possuíam uma "memória" para processsamento. Em 1940, a tecnologia, só permitia construção de memória para armazenamento de poucos bits! Em 1946, um tipo especial de memória ficou mais famosa, apelidada de Tubo de Williams, que poderia armazenar até milhares de bits (desde houvessem várias delas)! 

Essa foi a primeira memória de acesso aleatório que temos conhecimento. Era muito parecida com aquelas antigas televisões de tubo (CRT), inclusive foi inspirada nesta tecnologia. Cada bit era armazenado, usando um feixe de elétrons, que faziam pontos no tubo CRT. 

Foto Real de uma Memória de Núcleo Magnético

Em 1947, uma outra forma melhorada de memória foi inventada, conhecida como "memória de núcleo mangético".  Essa memória seria muito utilizada, até que um outro componente eletrônico muito importante fosse descoberto!

Essa memória é como uma tela, existem fios que cortam eixos X,Y. Quando energizado um certo pedaço da tela, o bit é armazenado no núcleo, até que a energia seja desligada. Até hoje, os chips eletrônicos de RAM, usam um conceito parecido!

Tape Unit de Computador década de 1970

As memórias magnéticas ainda iriam fazer muito sucesso, com as famosas fitas K7 de computador. Muitos computadores usaram estas mídias como memória de armazenamento de dados fixo, e são base para o disco rígido (estudaremos na próxima aula 8). 

Fitas DAT armazenam em formato DDS

Mas estas memórias são lentas e totalmente desaconselhável para uso diário, pois a busca dos dados não pode ser feita de forma direta, é necessário rebobinar/avançar o que são operações muito demoradas. Porém ainda usamos atualmente as fitas magnéticas como meio de armazenamento de backup, tais como as fitas DAT.

Chip com 1 Mb de Memória

Somente em 1970, após a invenção do transistor, e melhoria na tecnologia, é que as primeiras memórias de estado sólido foram sendo construídas em chips!
As primeiras memórias foram as DRAM (RAM dinâmica) e mais tarde os chips de SRAM (RAM estática).
Assim surge o conceito dos "Pentes de Memória" o qual possuem inúmeros chips, alinhados com certa capacidade, gerando o total de memória que cada pente pode fornecer.

Diferença entre as tecnologias

Ambos os modelos de RAM são consideradas memórias voláteis, ou seja, quando a energia é desligada, todos os dados internos são perdidos (apagados). 

Diagrama esquemático de uma célula SRAM

SRAM: (Static RAM) Os Bits são armazenados em um circuito eletrônico composto por até 6 transistores em uma configuração de "memória digital". É mais rápida e exige menor energia, não necessita de circuito de "refrescamento dos dados", porém é muito mais cara para se produzir! Atualmente são usadas como memórias cache, produzidas diretamente no core dos chips CPU.

Esquema da Célula DRAM muito mais simples

DRAM: (Dynamic RAM) Os bits são armazenados em um circuito mais simples, composto por 2 transistores e um capacitor. O problema é que com o tempo, o capacitor vai perdendo o bit (0 ou 1) e necessita de um circuito de "refrescamento dos dados". A vantagem é que produzir chips de DRAM são mais baratos do que os SRAM, pois usam menos componentes, por isso as memórias DRAM são usadas em grande parte dos computadores em pentes de memória RAM padrão.

Modelos Obsoletos (Computadores Antigos)

Módulos de Memória RAM SIMM

Exemplos de pentes de memória RAM SIMM

Modelos usados em quase todos os computadores de 1980 até começo de 1990. Single In-line Memory Module, apresenta configurações de 30, 68 ou 72 pinos e podem ter pentes com tamanhos de 256Kb até 128Mb de memória total! Endereços de 32 bits no máximo e seus contatos em ambos os lados do chips são reduntantes (levam para o mesmo lugar).

Detalhe na Mobo dos conectores para SIMM

Para encaixar estas memórias não se deve forçar para baixo, como nos pentes atuais, primeiro deve-se apoiar de lado e empurrar até travar. Para se retirar, é necessário se pressionar as travas laterais primeiro, e depois empurrar para o lado.

Raras e muito difíceis de serem encontradas, só usadas em computadores muito antigos, (286,386, macintosh e atari st)

Pentes de Memória DIMM

Dual In-line Memory Module, são os pentes de memória padrão usados desde 1990, substitutos dos SIMM. Atualmente todos os módulos de computadores desktop são DIMM. Nos pentes DIMM todos os pinos são individuais (não redundantes como no SIMM) e seu endereçamento é 64 bits. 

Para se encaixar ou soltar, é necessário usar uma certa força para baixo, ou pressionar as travas laterais.

Estes pentes são fornecidos em muitas formas e pinagens diferentes.

Vejamos agora os tipos mais comuns de Pentes DIMM para Computadores

SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) SDR

Pentes de memória SDRAM

Tecnologia de memórias usadas em computadores tais de 1993 até 2000 como (Pentium 2,3 e linhas Atlhon e Duron da Primeira Geração). É uma memória do estilo DRAM, mas Sincronizada com o barramento e frequência do clock do processor (S-DRAM). SDRAM teve mais performance do que as antigas memórias DRAM (não sincronizadas) pois os novos modelos poderiam aceitar comandos, sem que os anteriores tivessem ainda sido completados. 

Em 1993 surge a JEDEC, uma associação da indústria eletrônica para padronizar os padrões abertos dos componentes eletrônicos.

A SDRAM era vendida em FSB (Front Side Bus) 66Mhz,100Mhz até 133Mhz, essa era a velocidade de clock da memória. Para os overclocks de plantão, pentes de até 150Mhz. O pente padrão tinha 168 pinos.

Vendido em tamanhos de 64- 128- 256 ou 512 Mb de capacidade. 

SDRAM consegue transmitir 1 palavra (byte) por ciclo de clock (Single Data Rate)

Como era de se esperar as memórias SDRAM eram mais baratas dos que as SRAM. Aqui entra em cena, um circuito eletrônico para "refresh dos dados"!

Esta memória opera com tensões de 3,3V e possui 2 chanfros em sua placa, não permitindo que seja inserida errada em slots DDR por exemplo.



DDR-SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory )

Pente de memória SDRAM DDR1

Conhecido simplesmente como DDR1, é uma evolução da SDRAM, aplicando uma técnica para dobrar a taxa de transferência dos dados (2 palavras ) por ciclo de clock.  Vendidos em FSB de 100-133-166-200Mhz.

O pente padrão tem 184 pinos, e possui um chanfro central que impede que seja conectado em slots SDRAM por exemplo. Sua tensão de operação está entre 2,5/2,6V

DDR2 (4X mais dados /clock)

Pente de DDR2

Melhoria da DDR1, onde foi quadruplicado a quantidade de dados transferidos por ciclo de clock. O conceito são os mesmos aplicados a DDR1, porém aqui temos estas diferenças.

FSB de 200Mhz até 533Mhz, operando com tensões na ordem de 1,8V. O pente tem 240 pinos.

DDR3 (8X mais dados/clock)

Pente de DDR3

Melhoria da antiga DDR2,aqui temos uma taxa de 8X mais dados transferidos por ciclo de clock. 

FSB de 400Mhz até 1066Mhz, operando com tensão de 1,5V em média. O pente padrão também tem 240 pinos, porém o chanfro está localizado em uma posição diferente do DDR2, para evitar incompatibilidade e ligações erradas

Veja nesta foto a comparação entre pentes DDR,DDR2 e DDR3.

Pinagem e detalhe do Chanfro das DDR's

DDR4

Apresentada em Agosto de 2014, este será o novo padrão de memórias DDR. Com pentes de 280 pinos, com FSB de 1066Mhz até 2133Mhz, conseguem também entregar 8 palavras por ciclo de clock. Operam com tensões menores na ordem de 1,2 até 1,05V.

ECC X NON-ECC

A sigla ECC (Error Code Correction) é um mecanismo que alguns pentes de memória, no qual o controlador de memória, recebe bits adicionais para efetuar a detecção de erros (paridade) nos bits. Pentes ECC custam mais caro pois usam um chip a mais, normalmente são usados em servidores, e supercomputadores, são mais lentas devido ao processo de checagem ECC. Para a grande maioria dos computadores desktop, as Mobo aceitam memórias DDRAM Non-ECC (sem o circuito de correção).

Serial Presence Detect (SPD)

Detalhe do circuito SPD

Este circuito presente em todos os pentes de memória modernos (DDRX) serve para fazer uma configuração automática da memória RAM para a Mobo. Quando o computado é ligado, ele executa o P.O.S.T (testes iniciais), é nesta hora que o circuito SPD, envia os dados de configuração, com isso a BIOS é setada com os parâmetros corretos de timmings (latência),voltagem de operação e frequência FSB.

Em casos de pentes especiais, é possível ainda sobrepor a configuração automática do SPD, para níveis de alta performance, executando o "overclocking" dos chips de memória.

Latência (CAS) e Timings

É o termo que determina o tempo de atraso, entre solicitar um certo acesso da memória, ela efetuar a operação e devolver o resultado. Toda memória RAM tem seus tempos de latência, em geral, quanto menor, melhor é o chip. O mais importante é o CAS, que mede o tempo em que o controlador de memória solicita os dados, e a memória consegue devolver as respostas do barramento.

Quatro parâmetros de timings são analisados hoje. 

• CL (CAS Latency)
• tRCD
• tRP 
• tRAS

Pelo JEDEC, estes tempos são exibidos nos manuais como configuração em números separados por "-". O primeiro é o CAS,depois o tRCD, tRP e tRAS

Exemplo:

3-4-4-8 

7-8-8-24

Geralmente eles representam tempos na ordem de nanosegundos (ns).

Buffered X non-Buffered

Buffered também conhecido como "registered" ,possui um circuito adicional que está posicionado entre o controlador de memória e os chips DRAM, Eles usam menos carga elétrica nos circuitos do controlador, e permitem que se tenha muito mais chips DRAM estáveis no pente do que os módulos sem este circuito. Pentes assim são chamados de RDDIM. São mais caros do que os non-registered, por isso só usados em servidores e computadores de alta performance (tal como o circuito ECC).

Non-Buffered são os pentes comuns de desktops, que não possuem este circuito eletrônico.

Dual Channel X Single Channel

A técnica do Dual channel já era usada em 1960 nos famosos IBM System/360, e consiste em aumentar a taxa de transferência, adicionando mais canais de comunicação entre o controlador de memória e o chip DRAM. Gerando 5% ou mais de desempenho (depende da aplicação).

Exemplo de Slots de uma Mobo Dual Channel 

Para que você possa se beneficiar do Dual Channel, sua Mobo deve possuir este recurso (todas as mais novas já possuem). Para fazer dual channel, é necessário se conectar no mínimo 2 pentes de memória DDR. Geralmente existem cores para identificar os pares das memória na Mobo, e você deverá plugar os pentes, nestas cores.

Atenção : Consulte sempre o manual da Mobo, para saber sobre a interpretação das cores, pois não há um padrão!

Se você ligar certo, a mensagem "Dual Channel" será exibido no P.O.S.T, confirmando a operação.

Apesar de ser possível se fazer "Dual channel" em pentes de tamanhos diferentes, é recomendável que no caso do FSB (Clock) elas sejam iguais, pois caso contrário, a operação limitará o FSB total, para o de menor valor!

Com módulos Impares (instalados em número impar), você poderá ter os pares em Dual e o resto operando em Single.

Mesmo com 1 par, é possível ainda operar em Single Channel, se eles forem ligados errados, ou definidos propositalmente na BIOS. 

Overclocking em Memórias RAM

 É possível se efetuar o famoso "overclocking" também nos chips de memória RAM, para isso basta alterar os parâmetros de timings além de tensão (V) e FSB, fornecendo uma ligeira melhoria de performance do chip original.

Porém o SPD, faz o ajuste dos valores de forma segura e automática. Valores alterados, podem danificar as memórias e também causar danos a Mobo! No caso, é mais seguro se comprar um pente de memória especial, de alta performance, fabricado justamente para ser "turbinado". Ele possui um dissipador de calor adicional (aquelas capas coloridas) para evitar a queima da memória por sobreaquecimento.

Nestes módulos de DDRAM, é possível se ajustar manualmente os valores, na BIOS da Mobo. Geralmente estes parâmetros são feitos em um área especial avançada.

Exemplo do acerto de overclocking numa Mobo AssRock

Como comentamos antes, tome cuidado para alterar os valores além dos limites do SPD padronizados. Isso poderá causar danos sérios ao hardware.

Com isso, concluímos mais uma aula, abordando conhecimentos e termos técnicos importantes, usados para a montagem correta de um computador.

Até a próxima.

JMJG -Eng Eletrônico /Instrutor de Hardware

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Aula 9 - Hardware: Placas de Vídeo (tipos e conexões). Radeon X Nvidia. SLI ou Cross FireX? Tipos de Placa de Som e conexões (Multimídia)

Começando a ter vídeo nos computadores ( TVT)

Até 1972, a grande maioria dos computadores antigos, só exibiam suas saídas através de grandes painéis com lâmpadas. Através dos estados destas lâmpadas (aceso ou apagado) o "operador/programador" poderia saber o resultado computado da máquina.

Ainda de muito luxo, alguns computadores já tinham uma "impressora" teleprinter, o qual dispunha de um teclado para entrada de dados, e ainda fazia a incrível tarefa de imprimir em papel, todos os dados que estavam computados. Também havia a opção de reproduzir estes dados, impressos em cartões perfurados, o qual ainda poderiam ser usados posteriormente para novo processamento.

Somente em 1973, Don Lancaster publicou numa revista, um projeto do que seria os famosos "video terminais" TVT. Neste projeto, haveria descrição para o que seria a primeira interface de vídeo para um computador. Não era a primeira vez que um terminal seria usado, mas neste caso, o terminal era caseiro e custava menos de US$120, já que os terminais profissionais na época custavam US$ 1.000

Revista da época anunciando terminal TVT

Ainda baseado na teleprinter, mas desta vez, ao invés de usar papel, tinha a capacidade de usar as televisões da época (EUA/Europa) para exibirem todo o texto digitado! Esta seria a nossa "placa de vídeo" 

TVT Padrão com terminal em vídeo monitor

Conhecido como TV Typewriter (máquina de escrever televisiva) este seria um terminal caseiro, no qual muitos poderiam construir em suas próprias casas (amadores eletrônicos).

A televisão serviria de base, como o projeto dos atuais monitores de vídeo para computador, e o circuito eletrônico da TVT, como o projeto das placas de vídeo modernas!

Padrões Antigos (1982 até meados de 1990)

MDA (Monochrome Display Adapter). 

Criado pela IBM em 1981 era o padrão de placas de vídeos, definido para ser usado em computadores. Era um modo apenas textual (sem gráficos) e apenas monocromático (preto & branco). Com resolução de 80 colunas com 25 linhas cada, poderia até usar símbolos para usar algumas figuras na tela. 

Capacidade de textos da placa MDA

Dotado de 4Kb de memória de Vídeo(VRAM) e processador motorola 6845, possua conector diferente do padrão atual, que lembrava mais uma porta serial padrão 9 pinos. Os modelos da IBM ainda tinham conector paralelo de impressora, embutidos na placa MDA.

CGA (Color Graphics Adapter)

Apresentado em 1981 pela IBM, este seria o padrão de vídeo para o famoso IBM-PC. Também seria a primeira placa gráfica colorida para computadores pessoais. (cores limitadas)
Sua capacidade era de 16 Kb de memória de vídeo (VRAM),compatível com monitores CRT (antigos) e também tinha saída para televisão (RCA+modulador RF).

Antigo programa rodando em modo CGA

Baseado no processador motorola MC6845,esta placa já poderia exibir gráficos e resoluções máximas de 640X200 linhas. As melhores placas de vídeo suportavam até 4 bits de cores, 16 tons de cores diferentes (RGBI)! (não era 16 cores reais)
Conector padrão DE-9 (9pinos), mas esta placa não era muito usada nas empresas, já que possui baixa resolução de texto. Neste caso as placas MDA eram mais solicitadas.

Placa de vídeo CGA visão Geral

O modo CGA foi um clássico para jogos na década de 80, principalmente para jogos criados em ambiente D.O.S. Padrão muito famoso no Brasil, usado nos primeiros 286.

Jogo clássico California Games em modo CGA

Clássico Jogo Príncipe da Pérsia em modo CGA

Hercules Graphics Card (HGC)

Autentica Hercules

Lançada em 1982,também baseado no motorola 6845, esta placa foi produzida por uma empresa chamada Hercules Computer technology. Não foi muito famosa no Brasil, porém existem muitos computadores e sistemas operacionais que davam suporte a ela.

Jogo rodando em modo HGC 

É considerada uma mistura da MDA+CGA, sendo uma excelente placa para textos em alta resolução e bons gráficos. Consegue gerar até 640X200, porém não era colorida, apenas escala de cinzas.
Provavelmente era conectada em barramento ISA e conector de vídeo padrão DE9F (9 pinos)

Graphics Adapter Tandy (TGA)

Apresentado em 1984, o TGA é considerado uma melhoria do modo CGA usado em computadores da linha IBM-PC. TGA não é muito famoso no Brasil.Foi usado no IBM-PC Jr, diferente do CGA, no TGA temos 16 cores reais!

Placa Tandy padrão PCI

Baseado no motorola 6845, foi conhecido também como CGA+ (Plus). Consegue entregar 16 cores reais e diferentes, o CGA era 16 escalas de apenas 4 cores reais.

Resolução de 320X200 (16cores) ou 640X200 (4 cores).

Gráfico em 16 cores em TGA

Enhanced Graphics Adapter (EGA)

Apresentado em 1984, este modo é uma melhoria no padrão CGA para IBM-PC.Capaz de exibir até 16 cores reais em resolução de até 640 X 350. A novidade é que esta placa apresenta 16Kb de ROM, para complementar a BIOS em funções gráficas.  Baseado também o motorola MC6845.

Com até 256Kb de VRAM, ele roda em barramentos ISA, e foi a base para a criação do padrão VGA.

Jogo em Modo EGA mais bonito e colorido

Video Graphics Array (VGA) Padrão. SVGA/XVGA

Apresentado em 1987, foi adotado pela IBM em sua linha de computadores IBM-PC. VGA é o padrão de vídeo e placas mais famoso no Brasil e no mundo. Praticamente todas as placas seguem o padrão VGA, que até hoje é o usado no padrão de conectores para monitores de vídeo comuns.
Consegue chegar até 640X480 linhas e 16 cores reais. Exibe gráficos e textos (80X25) e tem compatibilidade com modos EGA e CGA. 

Placa padrão VGA conector PCI

Placas iniciais traziam até 256Kb de VRAM, e o chip GPU foi integrado de vários fabricantes, e não mais baseado no 6845!

Jogo Comanche Rodando em modo VGA

Os fabricantes mais famosos são:

• ATi Radeon
• SiS
• Matrox
• S3 Graphics
• Cirrus Logic
• Trident Microsystems
• NEC
• Realtek
• Western Digital
• Texas Instruments

Estas placas usam em sua maioria o barramento PCI para conexão na placa mãe.

Atualmente nos referimos ao termo VGA, quando estamos apontando o conector de padrão de vídeo. Este conector VGA de 15 pinos (DE-15) é compatível com todas as placas VGA, incluindo as mais antigas.

Arquitetura de uma placa de Vídeo Padrão

Junto a GPU, pode existir um dissipador de calor, assim como na CPU, para ajudar a resfriar o chip. Placas mais poderosas, apresentam até um ventilador preso a este cooler. 

Existe uma BIOS de vídeo para iniciar a placa, e reproduzir o modo texto no POST do PC. Alguns podem até alterar esta BIOS para obter overclocking da vídeo.

A GPU também precisa ter memória RAM (VRAM) para trabalhar com dados, mais importante do que as RAM para a CPU, quanto mais memória melhor. Comum é ter 128Mb porém atualmente modelos podem ter até 8Gb de VRAM. Até 2003 era usados os modelos DDR (mais rápidos), mas atualmente temos as GDDR (ver mais abaixo).

O RAMDAC é um conversor, para atuar no processo de sinais digitais para os analógicos. Necessário para a conexão VGA por exemplo, já que os monitores VGA operam com sinais analógicos RGB. Este componente é menos comum de se encontrar nas placas modernas, pois esta conversão efetuar uma perda considerável na qualidade de vídeo (qualquer conversão A/D ou D/A). Muitos monitores modernos, ja usam conexão HDMI/DVI que dispensam o RAMDAC.

Conexões Externas da Placa

VGA: Conector padrão de 15 pinos, liga a grande quantidade de monitores analógicos comuns. Consegue até boas resoluções mas não consegue chegar até Full-HD. Existem monitores muito antigos, que possuem conectores com pinos faltantes, não se preocupe, nem todos são usados. Trabalha com sinais analógicos (RBG), e podem sofrer ruidos/interferências externas, cuidado com o tamanho do cabo, não pode usar cabos longos.

DVI: Digital Video Interface, não muito comum no Brasil é o substituto do padrão VGA, pois trabalha com sinais 100% digitais. Não sofre interferências, e pode chegar em altas definições. Problema que usa vários formatos, procure o DVI-I que é mais compatível.

HDMI: Novo padrão de alta definição, mais popular e usado no Brasil, pode ligar qualquer monitor/televisão que trabalhe com este padrão. Os sinais são 100% digitais e também é possível enviar som/imagem por este cabo (DVD/bluray). Algumas placas de vídeo modernas, possuem este recurso (Ex: GT610) e podemos ouvir música e vídeo em alta definição (HD/Full-HD) usando apenas este cabo. Prefira usa-lo. Pode ter cabos longos, mas recomenda-se em média até 5 metros.

Barramentos usados pelas placas de vídeo

O ISA é de longe a pior das formas de se ligar uma placa de vídeo na Mobo. Padrão inventado pela IBM em 1981, com taxas de até 4Mhz! Não ví ainda nenhuma placa de vídeo que opere em ISA.

PCI:  é o barramento mais comum, das placas VGA até as mais recentes. Criado em 1992 pela Intel, a velocidade pode chegar até 533Mhz (64 bits).

AGP (Accelerated Graphics Port): Padrão de barramento de conexão ponto-a-ponto entre a placa de vídeo e o processador. Padrão obsoleto de alta velocidade, criado pela Intel, em 1997. AGP tem velocidades X1 chega até 66Mhz com 32 bits chegando até 266Mb/s. No padrão PCI as placas de vídeo só podem transferir no máximo 1333Mb/s (metade). AGP ainda existe em X2,X4,X8 (até 2133 Mb/s) aumentando ainda mais a taxa de transferência. Já obsoleto, foi substítuido pelo PCI-E 16X, porém você encontrará um computador usando placas de vídeo neste padrão.

PCI-e (PCI-Express): Barramento ATUAL, melhoria do antigo PCI, projetado pela Intel/IBM/Dell/HP apresentado no ano de 2004. Este sem sombra de dúvida é o barramento mais adequado, e todas as placas de vídeo atualmente são conectadas neste padrão. Pode chegar até 31Gb/s. Atualmente o slot de 16X é usado para efetuar conexões exclusivas com as placas de vídeo modernas.

GPU - Chips Dedicados de Vídeo

O vídeo é o dado mais complexo e demorado para se processar numa máquina digital. Por isso, ao longo dos anos o vídeo recebeu inúmeros esforços para se tornar melhor (mais resolução ) e diminuir o tempo de processamento. Não adianta nada, ter um mega processador, e processar o vídeo numa velocidade de tartaruga. 

Muitas empresas se especializam em produzir chips de CPU (Intel, AMD), porém outras se especializam em produzir chips de processador de vídeo GPU (Graphics Processor Unit).

GPU em Placa OffBoard

O GPU é um processador exclusivo, capaz de processar dados de vídeo, unica e exclusivamente trabalhando em paralelo com a CPU. 

Alguns até chamam de VPU (video processor unit). Este chip poupa um enorme tempo da CPU, já que ele só faz cálculo e toda a rotina de vídeo, que é complexa e muito demorada, deixando a CPU livre para outras atividades. Sem um GPU, seria difícil de obtermos gráficos melhorados, e ainda estaríamos trabalhando em modo texto (que não consome recursos, nem requer GPU).

Quando a GPU está integrada na placa mãe, dizemos que é "onboard" e trata-se de uma placa dedicada ou aceleradora 3D quando está "offboard" ou seja numa placa externa.

AMD (ATi Radeon) X Nvidia (G-Force)

Existem muitos fabricantes de chips GPU, porém os fabricantes de GPU mais famosos são:

AMD (Ati-Radeon)

ATi- marca lançada pela empresa ATI tecnologies fundada em 1985, e que foi comprada pela AMD em 2006. As GPU's mais famosas da marca foi apelidada comercialmente de RADEON apresentada em 2000.

Os chips GPU's ao contrário do que muitos pensam, são vendidos para outros fabricantes de placas de vídeo tais como:

• Asus
• Gigabyte
• MSi
• Zogis

O primeiro chip GPU RADEON, foi o R100 lançado no ano 2000.  Atualmente , a empresa AMD é detentora da marca RADEON.

O gerenciador da placa com drivers oficiais para Windows/Linux chama AMD Catalyst. Sem o driver da placa, seu sistema operacional não poderá utilizar todos os recursos completos da GPU. Principalmente rodar jogos e os recursos 3D.

AMD Catalyst em sistemas LINUX

Estão suportados modos de renderização via Directx (Windows) e OpenGL (Linux).

Placas AMD Radeon, são mais fáceis de configurar em sistemas Linux.

Acesse o site do fabricante para conhecer as placas

Nvidia (Ge-Force)

Fundada em 1993, a empresa produz os famosos chips GPU apelidados de "Ge-Force". Sua primeira GPU foi a NV1 lançada em 1995. Do mesmo modo que ocorre com as placas da concorrente (AMD), os chips da Nvidia são vendidos para outros fabricantes, que criam placas de vídeo usando o GPU Ge-Force.

Antes desta famosa GPU, as outras que fizeram sucesso em desktop's foram:

• RIVA 128/128ZX
• RIVA TNT/ TNT2

Assim como na rival (AMD-Radeon) seu sistema operacional deve possuir dos drivers da GPU instalados, caso contrário você não poderá utilizar 100% dos recursos da GPU (3D).

Driver Nvidia em sistemas GNU/LINUX

São suportados os sistemas operacionais (Windows/LINUX) no aplicativo. Apesar de funcionar muito bem, em algumas distro LINUX, os drivers da Nvidia parece não funcionar direito (compilação), por isso o suporte destas placas, não é tão bom quando a AMD-Radeon.

Eu particularmente sempre tive uns problemas com as placas Nvidia no Linux, muito embora sempre consegui resolver.

OpenGL X DirectX

Os dois são APIs ( linguagem dedicada) para gráficos em 3D. Com isso podemos construir jogos 3D, renderizar efeitos especiais e tudo mais que usamos das placas de vídeo. Todas as GPU's modernas são capazes de interpretar as duas. Porém existem diferenças.

DirectX: Linguagem proprietária da Microsoft, que está na versão 10 e 11, esmagadoramente usada em jogos e programas do ambiente Windows. Os programadores devem usar DirectX quando querem usar todo o poder das GPU's rodando em ambiente desta empresa. Porém só é usado em sistemas da empresa, não podendo ser utilizado por outros sistemas ou empresas.

OpenGL: Linguagem de código aberto, livre para ser usada por qualquer sistema ou pessoa. Possui versões 3.X e 4.X, usada em jogos e programas para outros ambientes e plataformas tais como Linux/Android/PS3/Nintendo/Apple etc. No caso, o OpenGl é uma bilbioteca de códigos gráficos dedicados a utilizar a GPU em outros sistemas não Windows. Tem uma grande utilidade para sistemas portáteis (smartphones e consoles de vídeo game) já que muitas empresas criam sistemas próprios baseados em Linux, no qual o suporte ao OpenGL é nativo!
Programas profissionais tais como o Blender, também usam OpenGL. Seguramente o futuro desta API é maior com a sua grande utilidade e aplicação mais genérica.

Comparação entre as duas API's em capacidade gráfica

GDDR X DDR3

Muitas placas de vídeo estavam usando a memória DDR3 como VRAM das suas GPU's. Porém a GDDR consegue o dobro da taxa de transferência, melhorando ainda mais o desempenho da GPU. 

Temos modelos de GDDR3,4,5 que podem chegar de 1Ghz até 7Ghz de clock!

SLI X CrossFire

São tecnologia para que se possa usar mais que 2 placas de vídeo de modo simultâneo, ajudando a melhorar o processamento, somando as GPU. Não confunda com obter vídeo com 2 monitores!
É como ter um dual core GPU.

Porém estas tecnologias são concorrentes! SLI é marca registrada da Nvidia, enquanto CrossFireX é registrada da AMD. Existem diferenças entre elas

SLI: Tecnologia inventada pela 3dfx que foi comprada pela Nvidia em 1998. Para fazer SLI, você terá que ter 2 ou 3 slots PCI-E X16 em sua Mobo, e ela tem que ser baseada em chipset Nvidia! Além disso um conector especial permite ligar as placas em SLI (conector SLI). Não se pode fazer SLI, com chips GPU diferentes, elas tem que usar o mesmo GPU, embora atualmente possam ser de fabricantes diferentes. O SLI também não permite saída de multiplas telas, ou seja, você deverá definir apenas uma saída de vídeo. Esqueça o Dual view...

CrossFirex: Criada pela ATi (agora AMD) esta tecnologia possibilita ligar várias placas com GPU RADEON, com o mesmo conceito do SLI. A vantagem é que o CrossFirex aceita placas com diferentes versões e tipos de GPU. Assim como no SLI, somente placas mães com PCi-E 16X podem ser usadas, e devem ter chipsets baseados no AMD ou Intel! 
Assim como no SLI, é permitido apenas uma única saída de vídeo (apenas um monitor) esqueça saída de tela dividida.

Estas funções são designadas apenas para usuários gamers ou que usam recursos 3D altíssimos, para quem deseja pensar numa GPU melhor no futuro. Porém lembre-se Mobos especiais, regras especiais. Muito complicado...

SOM Computadorizado. Primeiras notas musicas

Acreditem ou não, as primeiras melodias de um computador, foi descoberto por acaso. Ao executar as operações de leitura/ escrita os circuitos geravam "ruidos". Um rádio ligado perto de um computador destes capturou estes ruídos que pareciam notas musicais. Mais tarde um programador inspirado, resolver escrever de propósito um programa apenas para fazer "ruídos bonitos" ou seja a música.

Em 1951 um Ferranti Mark1, foi capaz de reproduzir suas primeiras musicas. Não era uma sinfonia, mas enfim, era música digital.

Mais tarde um 5150 da IBM, embutiu em seu gabinete interno o famoso "PC Speaker" um pequeno alto-falante capaz de gerar bips, sons de alerta. Muitos programadores de jogos, fizeram milagres para retirar destes míseros falantes, as mais belas melodias já criadas.

Lembrando, que naquela época não existia nenhum chip especial de som. Somente em 1980 começaram a surgir chips dedicados de som, os famosos (PSG- Programable Sound Generator).

Com os chips PSG, conseguimos retirar melodias melhores, e alguns até possuem 3 canais de mixer, assim a música fica com 3 instrumentos ao mesmo tempo ( base da música, instrumento1, efeitos).

Os chips mais famosos foram: 

• Yamaha YM-2149
• General instrument AY-3-8910

Estes chips foram usados em muitos computadores, incluindo o MSX (Expert/ Hotbit) famosos no Brasil.

Em 1989, muitas empresas trariam os famosos Kits multimídia para ambientes operacionais D.O.S. Além dos CD-ROM's estas placas tinham um chip especial que poderia processar som, muito melhor do que os PC-Speakers,e muitos jogos começaram a trazer suporte a placas de som (Adlib e Sound Blaster).

Placa de som da Creative Labs

Placa da Adlib para IBM-PC

A CT1320A foi a primeira placa de som da famosa CREATIVE. Veja no vídeo abaixo a evolução e diferença das musicas, tocadas nos 3 chips (Pc-Speaker/ Adlib/ Sound Blaster).

Isso foi um marco histórico, pois era a primeira vez que tinhamos som STEREO de qualidade num computador. Depois nos anos 2000, os home-theaters foram sendo mania, e os jogos e filmes de DVD, precisam de mais suporte de som.

Então surgem os chips de som de 5.1 canais.

Esquema de caixas 5.1 som espacial ou 3D

Assim como as placas de vídeo, muitos chips de som começam a ser integrados nas Mobo, originando os famosos Som Onboard.

Controlador On-Board ALC comum 

Os mais conhecidos atualmente são os chips da Realtek (ALCXXX) ALC888/889/892....

Eles podem entregar som de qualidade mediana de até 5.1 canais. A grande maioria da Mobo modernas, trazem o controlador ALC como padrão de som.

Se sua placa for Som OnBoard, localize o conector de som: Esquema de ligação em 2.0 canais (Stereo)

Rosa: Conector de Microfone (gravar som)

Verde: Saida Stereo/Fones de Ouvido 2.0 canais

Azul: Entrada Auxiliar para Mp3, Iphone.

Atenção! Muitas placas modernas, para economia, podem se tornar 5.1 usando os mesmos conectores acima. Neste caso não haverá microfone e nem auxiliar, e todos serão saída. Consulte o driver do sistema operacional/manual da placa mãe, para saber desta função

Confira um exemplo do driver de som ALC padrão no LINUX via Mixer padrão, repare nos canais 5.1 ativados!

Alsamixer ativando os 5.1 canais

As conexões padrão de uma placa de som 5.1 são:

Rosa: Entrada Microfone

Verde: saída de som Stereo (ligar caixa multimidia) 2.0 canal

Azul: Entrada para Auxiliar (ligar Mp3,Ipod,etc)

Os conectores Laranja,Preto e Cinza são exclusivos para placas off-board, muitas Mobo não tem.  Neste caso Laranja liga o Subwoofer (grave 0.1) Preto e Cinza são o Surround Esquerdo e Direito. = 5.1

Outras placas mais sofisticadas, ainda podem ter saída de som coaxial digital para ligar em home-theater ou similares. 

As mais desejadas placas de som, ainda continuam sendo as Sound Blaster. Hoje temos até 8.1 canais,com altíssima definição.

Placa Sound Blaster com certificado THX alta definição Pura!

Até a próxima aula.

JMJG- Eng Eletrônico- Instrutor de Hardware.

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