Todos nós estamos acostumados a chamar um computador do padrão PC pelo seu microprocessador. "Ah, eu tenho um Pentium" é uma frase muito comum de ser ouvida. Acontece que o Pentium - assim como um 486 ou 386 - é apenas o microprocessador do computador. O microprocessador não trabalha sozinho: existem diversos circuitos de apoio que o auxiliam em diversas tarefas não só na placa-mãe, mas no computador como um todo. Podemos citar os tradicionais circuitos que todos nós conhecemos: memória (RAM e ROM), interface de vídeo, disco rígido, placa de som, etc. Apesar de existirem tantos circuitos, é o microprocessador quem os programa. Quase tudo que ocorre dentro de um computador é feito pelo microprocessador ou então instruído por ele.
Para que o computador funcione, o processador precisa trocar informações com todos os circuitos de uma maneira simples e objetiva. O caminho por onde estas informações trafegam é chamado barramento.
O barramento é organizado o suficiente para não haver dados ou instruções conflitantes. Uma instrução de programação de um circuito não pode chegar a outro circuito por engano, pois, caso isto ocorra, haverá uma confusão fenomenal. Para o processador cada circuito está localizado em lugar diferente e, desta forma, não há como existir confusão.
Para que esta comunicação entre o microprocessador e os diversos circuitos do microcomputador seja a melhor possível, o caminho deverá ser o mais rápido possível, de modo que informações cheguem rapidamente ao seu destino, liberando o processador para que execute sua próxima tarefa. Isto é uma característica de um computador rápido.
Além disto, o slot do computador deve ser uma "abertura" do barramento. Quando uma nova interface é adicionada ao micro, o microprocessador deve comunicar-se com ela da mesma forma como se existisse fisicamente "soldada" diretamente à placa-mãe, perto do processador.
Barramento de 8 bits
Quando o antigo IBM PC e o IBM PC XT foram lançados, utilizavam um microprocessador chamado 8088, que apesar de trabalhar internamente com dados de 16 bits, externamente funcionava como um antigo microprocessador de 8 bits. Desta maneira, o caminho de comunicação entre o processador, a memória e os demais circuitos existentes no computador era 100% compatível com o processador: era um caminho de 8 bits de largura. Isto não representava qualquer problema em termos de performance, pois o nosso amigo XT era um computador lento. O slot do XT era um slot que acompanhava o barramento, portanto um slot de 8 bits.
Barramento de 16 bits: ISA (Industry Standard
Architecture)
O projeto do IBM PC AT era baseado em um novo microprocessador, o 80286. Em hardware, a grande diferença estava novo fato de deste processador trabalhar com palavras binárias de 16 bits tanto internamente quanto externamente. Isto significava que o barramento de dados iria simplesmente dobrar de largura. Em vez de transportar 8 bits por vez, o barramento agora iria transportar 16 bits por vez, na comunicação do processador com os diversos circuitos do computador. Além disso, o 80286 era capaz de acessar mais memória (16 MB contra o 1 MB do 8088) e o novo barramento deveria ser capaz, também, de acompanhar este crescimento.
Na placa-mãe isto não era nenhum mistério de se fazer, o grande problema, porém, era em relação ao slot do computador. Ele deveria acompanhar esse aumento. Isto foi feito criando-se uma padronização chamada ISA (Industry Standard Architecture), que permitia que tanto interfaces antigas (de 8 bits) quanto novas (de 16 bits) fossem encaixadas livremente no slot ISA.
Arquitetura Microcanal (MCA - Micro Channel Arquitecture)
Tanto o slot padrão de 8 bits quanto o slot ISA eram construídos com arquitetura aberta. Em outras palavras, qualquer fabricante de microcomputadores poderia tranqüilamente utilizá-los em seus projetos, sem a necessidade de pedir qualquer tipo de autorização à IBM.
A IBM, entretanto, a partir de 1987 resolver abrir mão da arquitetura aberta e começar a construir microcomputadores de arquitetura fechada - ou seja, patenteados e que ninguém poderia copiar ou licenciar. Este projeto da IBM - chamado PS/2 - foi o maior fiasco, pois fez com que a IBM perdesse mercado para diversos outros fabricantes que defendiam a arquitetura aberta - em especial, a Compaq.
Como o projeto PS/2 era arquitetura fechada, havia diversos modelos, cada um com as suas características em particular. O modelo topo de linha utilizava o então novo microprocessador 80386.
O 80386 (assim como o 80486) trabalha com palavras binárias de 32 bits, além de conseguir acessar muito mais memória (até 4 GB). O barramento do computador deveria acompanhar este crescimento.
Para a placa-mãe isto não era nenhum problema, a não ser por um único fato: o único fabricante de PS/2 no mundo era a IBM. Ela havia criado um padrão de barramento e slot que somente ela poderia utilizar, chamado Arquitetura Microcanal ou MCA. Isto foi um balde de água fria nos concorrentes.
E os fabricantes independentes ?
Os fabricantes independentes, obviamente, ficaram muito constrangidos por não existir nenhuma padronização para slots a serem utilizados com o novo microprocessador 80386. A solução era a utilização do antigo slot ISA em placas-mãe 80386. Em outras palavras, um slot de 16 bits em uma placa-mãe de 32 bits.
O barramento da placa-mãe trabalhava com as mesmas características do microprocessador. Entretanto, quando o processador tinha que trocar informações com alguma interface periférica, entrava um circuito de interfaceamento no meio - chamado controlador de barramento ISA. Tal controlador pegaria o dado de 32 bits que o microprocessador desejasse enviar a uma interface e o dividiria em dois dados de 16 bits compatíveis com o slot e com a interface.
A parir deste instante, o slot passava a não ser mais conectado diretamente ao barramento. Como conseqüência, a placa-mãe trabalhava a uma velocidade e o slot a outra muito mais baixa. Este problema de velocidade, entretanto, era insignificante para periféricos mais comuns, como impressoras, unidades de disquete, mouse, fax-modems e unidades de CD-ROM, pois tratam-se de periféricos muito mais lentos que o processador.
EISA (Extended ISA)
A fim de tentar resolver esse inconveniente, a Compaq liderou um grupo de empresas na construção de uma nova padronização de slots, chamada EISA (Extended ISA). Este novo modelo de slot era 100% compatível com o antigo ISA e trabalhava com as mesmas características do microprocessador 80386: palavras binárias de 32 bits e acesso a até 4 GB de memória.
A busca por um barramento local
O slot ISA tinha um inconveniente não citado até então: para ser 100% compatível com interfaces mais antigas, deveria manter a freqüência de operação padrão do antigo AT da IBM, que era de 8 MHz. Como dissemos, este não era problema muito grande para a maioria das interfaces e periféricos, que é mais lenta do que o processador. Entretanto, havia três tipos de periféricos que a velocidade era fundamental: interface de vídeo, discos rígidos e interfaces adaptadoras de rede local.
Para você ter uma idéia do que isto significa, uma interface de vídeo ISA, não importando em que microcomputador esteja conectada, terá a mesma velocidade com que se estivesse conectada em um microcomputador IBM AT original da IBM. E isto era inconcebível.
O EISA tinha um grande problema: para ser 100% compatível com o ISA continuava adotando a freqüência de operação do ISA, ou seja, 8 MHz. Por este motivo, a padronização EISA não foi adiante, pois não resolvia o problema básico da velocidade.
Havia a necessidade da criação de um slot de barramento local, ou seja, que trabalhe com as mesmas características e, principalmente, com a mesma velocidade do barramento da placa-mãe.
Barramento Local VESA (VLB)
Como não havia ninguém no mercado interessado na criação de uma padronização de slots de barramento local - uma vez que todos os grandes fabricantes estavam trabalhando com arquitetura fechada, onde não há esse problema de velocidade - uma associação foi formada pelos que se sentiam mais prejudicados: os fabricantes de interfaces de vídeo. Esta associação foi chamada VESA (Video Electronics Standards Association) e dela surgiu uma nova padronização que deu certo: o slot VLB ou Vesa Local Bus (Barramento Local VESA).
Este tipo de slot trabalha com as mesmas características do 80386/80486 e, principalmente, com a mesma velocidade da placa-mãe. O seu sucesso foi imediato, pois era uma padronização de arquitetura aberta sendo bancada por cerca de 150 fabricantes e, principalmente, ainda era compatível com o antigo ISA.
PCI (Peripheral Componnent Interconnect)
Vendo o sucesso do VLB, a Intel viu que não havia como escapar da padronização do barramento local e criou a sua própria padronização, chamada PCI, ou Interconexão de Componentes Periféricos. A grande vantagem do slot PCI não é só o fato de ser um barramento local, mas de haver processamento distribuído.
Tradicionalmente vimos que o microprocessador do computador era responsável pelo controle de todos os circuitos do micro. A idéia agora era fazer com que cada periférico tivesse o seu próprio processador, liberando o processador principal do micro para fazer o que ele mais sabe: processar - ao invés de perder tempo controlando os diversos circuitos do micro.
O grande problema do PCI é a sua incompatibilidade com slots ISA. Por este motivo, temos atualmente microcomputadores utilizando tanto slots ISA - para periféricos onde velocidade seja irrelevante, como placas de som, scanners, fax-modems, etc - e slots PCI - para periféricos que tenham problemas críticos de velocidade, em especial a interface de vídeo.
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