Entramos
no ano novo e ficamos aflitos para saber que novidades ele nos reserva.
Em todos os campos, naturalmente, mas os leitores deste caderno têm
um interesse especial no da tecnologia da informação.
Ocorre que este, além de vasto, é volátil. As mudanças
são muitas e rápidas. E a tarefa de abordá-las
todas é imensa. Para simplificar nossa faina, vamos nos fixar
em uma das grandes indústrias do setor, a Intel. Que exerce uma
inconteste liderança no campo dos microprocessadores para a linha
PC, um dos mais importantes da indústria. Liderança esta
que, se não a habilita a ditar os rumos da indústria,
pelo menos a credencia para indicar a direção para onde
ela se move. Então, vejamos o que 2004 nos reserva.
Antes, uma advertência: é impossível escrever sobre
um assunto como esse sem recorrer a termos técnicos. Então,
para facilitar a leitura de quem se interessa pelo assunto mas não
é especialista, vou procurar abordar o tema da forma mais sucinta
possível e, sempre que me referir a algo que necessite uma explicação
complementar, em vez de fazê-lo no meio do texto e correr o risco
de romper a linha de raciocínio, tentarei destrinchar a coisa
mais adiante. Por isso preparei itens referentes a placa-mãe,
CPU, memórias, chipsets e Entrada/Saída, explicando detalhes
relativos a esses assuntos que preferi evitar no texto do artigo. Assim,
o artigo ficará suficientemente “limpo” para quem
dispensar explicações técnicas, porém compreensível
para os não especialistas: basta que recorram aos itens explicativos.
Dito isto, vejamos as novidades da Intel para este ano.
Para começar, serão lançados dois novos microprocessadores.
O primeiro, codinome Prescott, cujo lançamento havia sido previsto
para o final de 2003 mas foi adiado para (provavelmente) fevereiro deste
ano, terá características inovadoras porém não
revolucionárias. O segundo, codinome Tejas, com lançamento
esperado para o final de 2004, trará tantas novidades que, espera-se,
inaugurará, finalmente, a marca Pentium 5. Aos detalhes.
O Prescott será mais um Pentium 4 que incorpora a tecnologia
HT (“HyperThreading”; ver “CPU”), o mais novo
membro da família “Pentium 4 SSE3”. Aliás,
especula-se que doravante todo novo chip da Intel adotará a HT.
A freqüência de operação de lançamento
não será vertiginosa: 3,4 MHz (haverá também
um modelo de 3,2 MHz, a mesma do topo de linha atual, e especula-se
que ao longo de sua vida útil o Prescott chegue a 4 GHz ou 4,2
GHz). Mas será o primeiro chip da Intel a usar a tecnologia de
camada de silício de 90 nm (ver “CPU”) e um dos primeiros
a adotar uma freqüência de 800 MHz para seu barramento frontal
(ver “Chipset”).
O Prescott acrescentará onze novas instruções ao
conjunto de instruções da linha Pentium e usará
uma interface de segurança denominada “La Grande”,
exigida pelo Palladium, o futuro sistema da MS. Seu cache interno será
de 1 MB, o dobro do máximo atual da linha Intel (ver “CPU”)
e consumirá 103 Watts para fazer funcionar seus 125 milhões
de transistores (todos em uma pastilha de silício de poucos centímetros
quadrados – uma das razões para que seja tão fina).
As versões iniciais do Prescott ainda usarão os chipsets
i875 (“Canterwood”) e i865 (“Springdale”), que
suportam DDR 333 e 400 (ver “Memória”) em canal duplo,
ou “dual channel” (ver Chipset). Por isso adotará
o mesmo encapsulamento PGA de 478 pinos atualmente usado pelos chips
topo de linha da Intel (ver “Placa-mãe”). Mas assim
que o novo chipset, codinome Grantsdale, estiver disponível (logo
falaremos dele), o Prescott passará a adotar o encapsulamento
Land Grid Array de 775 contatos, o LGA 775 (ver “Placa-mãe),
ainda usando memórias DDR 333 ou 400 em configuração
de dois canais.
O sucessor do Prescott será o Tejas, tão revolucionário
que provavelmente será o primeiro a adotar o nome comercial de
Pentium 5. Também HT (na verdade um aperfeiçoamento da
HT denominado “Extended Enhanced HyperThreading) será fabricado
inicialmente com tecnologia de 90 nm, mas especula-se que futuramente
haverá uma versão com camada de silício de apenas
65 nm e cache interno de 2 MB. Adotará desde o lançamento
o chipset Grantsdale, portanto será fabricado apenas com o encapsulamento
LGA 775. Mas inaugurará o uso de memórias DDR II nos micros
de mesa Intel: serão módulos DDR II de 400 ou 533 MHz
em configuração de dois canais. Adicionará oito
novas instruções ao conjunto de instruções
da linha Pentium, todas elas voltadas para áudio (facilitando
a implementação de tecnologias de reconhecimento de voz,
Dolby digital e “multistreaming” de áudio). Seu barramento
frontal atingirá incríveis 1066 MHz e a freqüência
de operação interna será de 4,5 GHz no lançamento,
especulando-se que poderá atingir até 9 GHz no final da
evolução do chip. Incorporará suporte ao padrão
PCI Express desde o lançamento (ver Entrada/Saída).
Evidentemente, essas novas CPUs exigirão chipsets adequados às
suas inovações. E já há algum tempo, além
de reinar soberana no mercado de microprocessadores, a Intel passou
a disputar com afinco o de chipsets para suas CPUs.
No que toca a chipset, o primeiro deles já mencionamos: seu codinome
é Grantsdale. Está inserido na nova estratégia
da Intel de transformar o PC no centro da “digital home”
(casa digital), povoada de dispositivos eletrônicos dos mais diversos,
de entretenimento (TV, áudio, DVD, etc.) até utilidades
domésticas (geladeira, máquina de lavar, controle de iluminação,
dispositivos de segurança, etc.), tudo isso controlado por um
PC. O Grantsdale deverá ser lançado ainda nos primeiros
meses deste ano (especula-se que no final de fevereiro) e aceitará
as futuras versões do Prescott e as primeiras do Tejas. Traz
tantas inovações que os analistas de tecnologia consideram
que representa o maior avanço em chipsets na última década,
tão revolucionário quanto o Saturn, o primeiro a incorporar
o barramento PCI.
O pioneirismo do Grantsdale se manifestará em diversos campos.
Para começar, será o primeiro chipset da Intel a suportar
o novo encapsulamento LGA 775. Além disso seu MCH, ou “Memory
Controller Hub” (ver “Chipset”) será o primeiro
a suportar memórias DDR II em duplo canal (suportará memórias
DDR II 400 ou 533 mas será compatível com memórias
DDR simples 333 ou 400), o primeiro a incorporar no próprio chipset
o processador gráfico de alto desempenho Intel Extreme Graphics
3 e o primeiro a incorporar suporte ao novo padrão de interface
PCI Express, com um canal PCI Express x1 para uso geral e um PCI Express
x16 especialmente para vídeo (ver “Entrada/Saída”)
diretamente ligado ao MCH.
Mas as maiores novidades estarão no ICH ou “I/O Controller
Hub” (ver “Chipset”), um integrado inteiramente novo
denominado ICH6/RAID (haverá uma versão mais simples,
o ICH6, que não trará suporte a RAID). Ele trará
integrado um canal PCI Express 1x, quatro portas padrão Serial
ATA (em contrapartida, suportará uma única controladora
ATA para manter compatibilidade com os HDs atuais) trará uma
controladora para matriz de discos rígidos (RAID) com suporte
para RAID 0, 1 e 0+1, oito portas USB 2.0 e incorporará um controlador
de áudio de seis canais e alto desempenho em desenvolvimento
pela Intel (codinome “Azálea”). Porém, além
do suporte ao PCI Express, sua característica mais revolucionária
será o suporte à rede sem fio (“wireless”)
integrado no próprio chip, provavelmente padrão 802.11,
ponto importante para um chipset que pretende equipar um equipamento
de controle de uma “digital home” (mas o suporte à
rede sem fio no chipset não liberará o usuário
de usar uma placa de rede sem fio na máquina).
O Grantsdale foi concebido para ser o sucessor do i865 (Springdale),
o chipset que equipa os micros de mesa da Intel. Haverá diversos
modelos, uns mais, outros menos sofisticados, para atender a todos os
segmentos do mercado.
A versão Grantsdale P será a padrão. Não
incorporará o processador gráfico e, visando compatibilidade
com o hardware atual, suportará barramentos frontais tanto de
533 MHz quanto de 800 MHz. Ainda para manter compatibilidade com o hardware
atual, poderá funcionar com um único canal DDR (ou seja,
não exige obrigatoriamente que pelo menos dois de seus quatro
slots de memória DIMM DDR estejam povoados). Suportará
até um máximo de 4 GB de memória RAM instalada.
A versão G será uma versão P “incrementada”
com o coprocessador Intel Extreme Graphics 3 integrado. Já a
versão GV será uma versão G sem o canal PCI Express
x16.
A versão GL provavelmente foi desenvolvida especialmente para
a linha Celeron. Trará o coprocessador gráfico integrado
mas suportará apenas dois slots para módulos de memória
DIMM (o que restringe o máximo de memória instalada a
2 GB), seu barramento frontal operará apenas a 533 MHz, não
suportará HT e não apresentará o canal PCI Express
x16. Mas suportará o encapsulamento LGA775 (o que provavelmente
indica que ainda este ano teremos um Celeron com barramento frontal
de 533 MHz, encapsulamento LGA775 e suporte a memória DDR em
duplo canal).
Além do Grantsdale, a Intel tem no forno mais um chipset, codinome
Alderwood. Este será o sucessor do i875 (Canterwood), o “topo
de linha” dos chipsets da Intel, destinado às placas-mãe
de melhor desempenho. Sabe-se pouco ainda sobre este produto, previsto
para ser lançado no final deste ano. Uma das novidades é
que, além de todas as inovações incorporadas ao
Grantsdale (como suporte a DDR II, PCI Express e LGA775) ele incorporará
uma interface FireWire (IEE 1394, ver “Entrada e saída”)
e seu barramento frontal suportará freqüências de
até 1.066 MHz. E provavelmente será o chipset que equipará
as placas-mãe destinadas à futura jóia da coroa
da Intel: o microprocessador Tejas.
Basicamente, é isso. Evidentemente é bom lembrar que são
previsões, cujo grau de certeza depende de dois fatores: a confiabilidade
da fonte e a o tempo que falta para o lançamento. A confiabilidade
da fonte é razoável: as informações foram
obtidas nos mais sérios sítios da Internet dedicados à
tecnologia (mas até eles podem errar). O tempo que falta para
o lançamento é importante porque, mesmo durante o projeto,
as idéias evoluem (por exemplo: embora se fale do Grantsdale
desde o primeiro trimestre do ano passado, somente há poucas
semanas a Intel mencionou a possibilidade de incorporar a ele suporte
a redes sem fio). Mas vamos torcer para que não estejamos muito
longe da verdade. Afinal, como disse o grande frasista americano Yogy
Berra, “É muito difícil fazer previsões.
Especialmente quando são sobre o futuro”.
Feliz 2004
Placas-mãe
A placa-mãe é uma placa de circuito impresso onde repousam
os componentes mais importantes do computador: a CPU (ou microprocessador),
a memória, os conectores onde se “espetam” as placas
controladoras dos dispositivos de entrada e saída e o “chipset”,
um conjunto de circuitos integrados que controla toda a comunicação
entre esses componentes através do “barramento”,
um conjunto de condutores elétricos (que aparecem como listras
metálicas na placa-mãe) que os interliga.
Quando a Intel desenvolve uma nova CPU, um novo tipo de memória
ou um novo meio de comunicação com os periféricos,
é preciso projetar e fabricar uma placa-mãe com um novo
chipset que suporte as novas tecnologias. É por isso que não
se pode aumentar a capacidade de processamento de um computador simplesmente
substituindo a velha CPU Pentium III por um reluzente Pentium 4 da última
safra: o chipset da velha placa não suporta o novo processador.
Na verdade, ele não pode sequer ser encaixado na placa-mãe:
o velho P III vinha em uma pequena placa de circuito impresso que encaixava
em um “slot” (conector) da placa-mãe, enquanto os
P4 encaixam diretamente em um soquete. Nos novos Pentium 4 este soquete
tem 478 pequenos orifícios para receber os 478 pinos metálicos
que interligam eletricamente o microprocessador com a placa-mãe
e por isso é denominado “Socket 478”. Esse tipo de
montagem, ou “encapsulamento”, que usa pinos no processador
que encaixam em orifícios no soquete, é conhecido pela
sigla PGA, de “Pin Grid Array” (matriz de grade de pinos).
Um número tão grande de contatos exige uma grande superfície.
Na verdade, quando você olha para um microprocessador moderno,
o que você está vendo é seu encapsulamento, ou seja,
o suporte para os seus contatos elétricos. O microprocessador
propriamente dito ocupa uma área pouco maior que a unha de seu
polegar, no centro do encapsulamento.
O problema é que na medida que os microprocessadores evoluem,
é necessário aumentar o número de contatos elétricos
entre eles e a placa-mãe. As próximas versões de
CPU da Intel (codinome Prescott e Tejas) precisarão de 775 contatos,
o que torna praticamente inexeqüível o uso do encapsulamento
PGA.
Por isso os novos chips usarão uma tecnologia denominada LGA
(de “Land Grid Array”, ou matriz de grade de campo). Um
chip destes não tem pinos nem pequenas esferas para fazer contato.
Tem, simplesmente, uma matriz de pontos metálicos na superfície
inferior. Ela repousará sobre uma base (“land”) que
terá uma matriz correspondente de contatos elétricos.
Para que cada terminal do chip estabeleça uma conexão
com o contato correspondente da base (que pode ser estampada na própria
placa-mãe) interpõe-se entre o chip e a base uma malha
de material isolante deformável, com pequenos orifícios
cheios de um material condutor, também deformável, de
modo que cada orifício se situe entre um ponto metálico
do chip e seu contato na base. Isto feito, basta aplicar uma pressão
suficiente para deformar o conjunto, estabelecendo o contato elétrico
através do material condutor que preenche os orifícios.
O encapsulamento LGA permite uma aproximação inferior
a 1 mm entre contatos. Desta forma, pode-se estabelecer a conexão
entre mais de mil contatos em uma superfície de 3 cm x 3 cm,
bem menor que os soquetes atuais. A superfície base onde estão
os terminais que farão a conexão com os contatos de um
chip LGA de 775 terminais (os primeiros a serem usados nos microprocessadores
da Intel) será conhecida por “Socket T”.
CPU
A CPU (“Central Processing Unit”, unidade central de processamento)
ou microprocessador, é o componente mais importante do computador.
Ela é a responsável pelo processamento de dados propriamente
dito e foi quem mais evoluiu (basta lembrar que a CPU que equipava o
primeiro PC, o 8088 da Intel, era quase mil vezes mais lenta que os
novos Pentium 4). No que toca a ela, não há muito o que
dizer. Ou melhor: há tanto, que não cabe aqui. Portanto,
mencionaremos apenas o essencial para entendermos a evolução
esperada para 2004.
Um dos pontos importantes é o chamado “encapsulamento”,
mas esse já discutimos quando abordamos as placas-mãe.
Outro, é a freqüência do FSB, ou barramento frontal,
através do qual a CPU se comunica com o MCH, ou “Memory
Controller Hub”, antiga north-bridge (ver “Chipsets”).
Na era Pentium 4 essa freqüência atingiu o patamar de 400
MHz e chegou (até agora) ao máximo de 800 MHz. Breve chegará
a 1.066 MHz (no Tejas).
Restam a considerar a espessura da camada de silício de que é
feito o microprocessador, o tamanho do “cache” interno e
a tecnologia HT, ou “HyperThreading”.
Microprocessadores são fabricados adicionando impurezas a uma
placa de silício para gerar transistores. Quanto mais espessa
esta placa, maior a resistência oferecida à passagem da
corrente elétrica, o que aumenta a quantidade de calor gerada
durante a operação. Mesmo tomando providências severas
para manter a temperatura em limites aceitáveis (como o uso de
ventoinhas e dissipadores de calor), se a camada de silício não
for suficientemente fina, o calor produzido é capaz de derreter
o chip. Por isso a indústria busca reduzir cada vez mais a espessura
desta camada. No momento, os microprocessadores de última geração
da Intel usam uma camada de silício de apenas 0,13 u (mícron,
ou milésimo de milímetro). Mas esse ano ela será
reduzida ainda mais, para espessuras da ordem de dezenas de nm (nanômetro,
ou bilionésimo de milímetro).
Cache é uma porção de memória rápida
que se interpõe entre a CPU e uma memória mais lenta,
na qual se copiam trechos dessa memória mais lenta na esperança
que o próximo acesso solicitado venha a estar no trecho copiado.
Se estiver, a leitura é feita diretamente na cópia do
cache, o que acelera consideravelmente o desempenho. Mesmo levando-se
em conta que as memórias modernas, especialmente as DDR, permitem
acessos extremamente rápidos (com freqüências da ordem
de 400 MHz), isso pouco representa frente às freqüências
internas das CPUs, da ordem de GHz. Daí a importância do
cache interno, um trecho de memória situado no interior da CPU
que opera na mesma freqüência interna desta CPU. Do ponto
de vista de desempenho, quanto maior o cache, melhor. Atualmente, os
Pentium 4 com freqüência de operação superior
a 2 GHz dispõem de um cache interno de 512 KB (quilobytes). Os
novos chips apresentarão caches internos ainda maiores.
Finalmente, “HyperThreading”, ou HT. Os processadores da
linha Pentium são “multiescalares”, ou seja, dispõem
internamente de duas linhas de processamento (“pipelines”)
quase independentes. Até recentemente essas duas linhas atuavam
simultaneamente, mas em conjunto, ou seja, dependiam uma da outra. Recentemente
a Intel desenvolveu a tecnologia “Hyperthreading”, introduzindo
alterações na arquitetura interna do Pentium 4 que tornaram
essas duas linhas de processamento virtualmente independentes. O primeiro
processador a usar esta nova tecnologia foi o Pentium 4 HT. O grau de
independência entre “pipelines” não é
absoluto, mas é suficiente para que certos softwares “enxerguem”
uma CPU HT como se fossem duas CPUs independentes, simulando um sistema
multiprocessado (ou seja, que usa mais de uma CPU na mesma placa-mãe).
A tecnologia HT, lançada em 2003, acelera o desempenho em sistemas
que utilizam multitarefa (ou seja, que rodam mais de um programa simultaneamente).
Por último mas não menos importante, há que mencionar
a freqüência de operação interna da própria
CPU (“core frequency”), que quantifica a rapidez com que
são realizadas as operações internas. Atualmente
o microprocessador de maior freqüência interna fabricado
pela Intel é o Pentium 4 HT 3.2, que opera a 3,2 GHz. Mas os
próximos lançamentos elevarão substancialmente
esse valor.
Memórias
(SDRAM, DDR, DDR II, Dual Channel DDR)
A memória principal (ou memória RAM) é um dos componentes
da placa-mãe cujo desempenho é mais importante para a
sensação de “rapidez” do processamento. Isso
porque, embora não “processe” dados (quem faz isso
é a CPU), é a principal responsável por abastecer
a CPU com os dados a serem processados. E ter uma máquina com
uma CPU de altíssimo desempenho na qual foram instaladas memórias
lentas é como usar um motor de Ferrari abastecido a conta-gotas.
Por isso o principal indicador do desempenho das memórias é
o fluxo de dados, ou taxa de transferência de dados, que mede
a rapidez com que a memória pode fornecer dados à CPU.
A memória principal de nossos computadores nada mais é
que um imenso conjunto de microscópicos capacitores (aquilo que
antigamente chamávamos de “condensadores”). Um capacitor
carregado armazena um bit “um”. Um capacitor descarregado
armazena um bit “zero”. E assim, carregando e descarregando
capacitores, a memória armazena milhões de bytes (cada
byte é formado por 8 bits).
Mas não basta armazenar. É preciso saber onde se armazenou
para poder “ler” quando for necessário. Então,
esse imenso conjunto de capacitores é disposto em forma de grade,
ou “matriz” (na acepção matemática
do termo) para facilitar a localização. E quem cuida da
tarefa de ler (ou escrever) os bits solicitados pela CPU nos pontos
exatos dessa matriz de capacitores é o circuito controlador da
memória, que inclui um “buffer” (pequena quantidade
de memória para armazenar dados temporários) ligado ao
barramento que comunica tudo isso com a CPU. Esse barramento funciona
em uma determinada freqüência, ou seja, um dado ritmo. Vamos
tomar como exemplo o barramento que foi padrão nos PCs durante
alguns anos: o barramento de 100 MHz. Enquanto funciona, ele “pulsa”
cem milhões de vezes por segundo. Nesse caso, “pulsar”
significa emitir um pulso de tensão elétrica que é
transportado pelas linhas do barramento (um barramento é formado
por diversos condutores elétricos em paralelo; cada um deles
é uma “linha”). “Emitir um pulso” significa
fazer a tensão subir subitamente de zero até pouco mais
de três volts e cair rapidamente. Tudo isso em cerca de 10 ns
(nanossegundos, ou bilionésimos de segundo), na freqüência
de 100 MHz. Ou seja: a tensão sobe, se mantém alta durante
5 ns, depois cai e se mantém nula por mais 5 ns, repetindo esse
ciclo indefinidamente.
SDRAM significa “Synchronous Dynamic RAM”, ou RAM dinâmica
síncrona. “Dinâmica” porque cada célula
de memória é constituída por um capacitor, e capacitores
tendem a se descarregar sozinhos, ou mudar de estado ao longo do tempo
(explicar como isso é controlado para evitar perda de dados não
cabe aqui, mas existe tecnologia para isso). “Síncrona”
porque trabalha em sincronia com o barramento, ou seja, cada vez que
o barramento “pulsa”, o circuito controlador da memória
localiza o capacitor que corresponde ao endereço solicitado pela
CPU (no caso de leitura), coloca o valor lá encontrado (“um”
ou “zero”) no “buffer” e o empurra pela linha
do barramento (no caso de escrita, é a mesma coisa, porém
no sentido oposto: o bit vai da CPU para a célula de memória).
Nos micros modernos, cujos barramentos de memória consistem de
64 linhas paralelas, cada ciclo (ou “pulso”) do barramento
transporta 8 bytes. Na freqüência de 100 MHz, isso corresponde
a uma taxa de transferência (fluxo) de dados de 800 MB/s (Megabytes
por segundo). Essas memórias são conhecidas pela freqüência
do barramento onde são instaladas: PC 100 (para barramentos de
100 MHz), PC 133 (para 133 MHz) e assim por diante.
DDR significa “Double Data Rate”, ou “dupla taxa de
dados”. A sigla designa um tipo de memória SDRAM que consegue
dobrar a taxa de transferência de dados através do barramento
usando um expediente interessante. O controlador da memória,
que alimenta o “buffer”, dispõe de dois dispositivos
paralelos de busca de dados na matriz. Em cada ciclo, cada um deles
fica responsável pela leitura de um bit, que é transferido
para o buffer. Esses bits, por sua vez, são enviados sucessivamente
pela linha do barramento durante o mesmo ciclo, o primeiro quando a
tensão sobe, o segundo quando ela desce. Isso, como bem diz o
nome, dobra a taxa de transferência de dados. Assim, em um barramento
de 100 MHz, são transferidos 1.600 MB/s. Essas memórias
são conhecidas pela freqüência aparente do barramento
(ou seja, pela freqüência com que elas transferem os dados,
que corresponde ao dobro da do barramento). Nesse caso são denominadas
DDR 200, DDR 266, DDR 333 e DDR 400 (para barramentos com a metade dessas
freqüências). Para obter o fluxo de dados dessas memórias
basta multiplicar o número de bytes transferidos de cada vez
(oito, devido às 64 linhas do barramento) pela freqüência.
Eles são, portanto, 1.600 MB/s, 2.100 MB/s, 2600 MB/s e 3200
MB/s para memórias DDR 200, 266, 333 e 400, respectivamente (os
dois valores centrais são aproximados, faça as contas).
DDR II, que acaba de ser lançada (o primeiro fabricante a produzi-las,
Mícron Technology, começou a fabricação
industrial há menos de um mês) é a segunda geração
das memórias DDR. Ela conseguirá dobrar mais uma vez a
taxa de transferência de dados através de um recurso engenhoso:
além do controlador de memória usar quatro dispositivos
de busca para localizar valores na matriz de capacitores e depositá-los
em ordem no buffer que alimenta a linha do barramento, esse buffer funcionará
com o dobro da freqüência do próprio barramento. Então,
ainda usando o exemplo de um barramento de dados de 100 MHz, os quatro
bits armazenados no buffer serão enviados sucessivamente em um
mesmo ciclo. Essas memórias, que operarão inicialmente
em barramentos de 100 MHz e 133 MHz, serão conhecidas por DDR
II 400 e DDR II 533 e oferecerão um fluxo de dados de 3.200 MB/s
e 4.200 MB/s respectivamente.
Dual Channel DDR (ou DDR em duplo canal) é uma tecnologia que
tem mais a ver com o chipset que com a memória propriamente dita.
Por isso falaremos nela quando discutirmos os chipsets.
Chipsets
“Chipset” significa “conjunto de chips”. E “chip”
é o nome que se dá aos circuitos integrados, conjunto
de componentes eletrônicos contidos em um único encapsulamento
(uma peça única) destinado a cumprir uma dada missão.
Em uma placa-mãe o chipset é o responsável pelo
controle de todas as ações, particularmente as relacionadas
à transferência de dados e envio de comandos entre os componentes
da placa. Ele é, portanto, um elemento essencial não somente
no que toca ao desempenho do micro como também para determinar
que tecnologias podem ser usadas na placa. Assim, a evolução
dos chipsets precisa obrigatoriamente acompanhar de perto não
apenas a evolução das CPUs como também das demais
tecnologias usadas no micro, especialmente as envolvidas com memória
(DDR, DDRII, etc.) e canais de entrada e saída (E/S ou I/O, de
“Input/Output”), como USB, Firewire, PCI Express e coisas
que tais, que só podem ser usadas em um micro se o chipset oferecer
suporte para elas.
Antigamente o chipset bem fazia jus ao nome (“chipset” significa
“conjunto de chips”): era constituído por um grande
número de chips espalhados em uma placa-mãe enorme. Depois
os circuitos de controle foram se integrando cada vez mais, o que reduziu
a um número impressionantemente pequeno os chips de uma placa-mãe
moderna. E o chamado “chipset” se reduziu basicamente a
dois chips. Um deles controla a interação entre CPU e
memória (incluindo memória cache) e era, até recentemente,
conhecido por “north bridge”. O outro, controla a interação
com os dispositivos de armazenamento e E/S e era conhecido por “south
bridge”. O primeiro ligava diretamente a CPU à memória
principal através de um barramento rápido, conhecido por
barramento frontal, ou FSB (de “Front Side Bus”). O segundo
ligava a CPU aos dispositivos de Entrada e Saída (E/S) através
de um ou mais tipos de barramentos.
Depois que lançou o Pentium 4 a Intel resolveu mudar a arquitetura
básica de suas placas-mãe, adotando a chamada IHA (“Intel
Hub Architecture”). A “north bridge” mudou de nome:
agora chama-se MCH (de “Memory Controller Hub”) e passou
a controlar, além da memória, a interface de vídeo
de alto desempenho (AGP 8X ou, nos futuros chipsets, PCI Express x16;
ver “Entrada/Saída”) e um canal de altíssimo
fluxo de dados denominado CSA (“Communication Streaming Architecture”),
destinado fundamentalmente à rede de alto desempenho (“Gigabit
Ethernet”). O barramento frontal (FSB) agora liga a CPU ao MCH
e, nas implementações atuais mais rápidas, opera
a 800 MHz, permitindo um fluxo de dados entre CPU e MCH da ordem de
6,4 MB/s (mas logo chegará a 1.066 MHz no chipset Altwood, planejado
para lançamento ainda este ano). A “south bridge”
passou a denominar-se ICH (de I/O Controller Hub) e controla todas as
interfaces de entrada e saída, desde as novas Serial ATA até
as portas USB, barramento PCI, conjuntos de discos rígidos ligados
em matriz (RAID) e mais o que a criatividade da indústria inventar.
E não mais se liga diretamente à CPU, mas ao MCH. Assim,
de acordo com a nova arquitetura da Intel, a CPU se liga ao MCH através
do barramento FSB e o MCH, por sua vez, se liga ao ICH, que controla
os dispositivos de E/S.
Chipsets, enquanto no estágio de projeto, recebem nomes de código.
Depois de lançados, recebem o “part number”, pelo
qual será conhecido comercialmente. Assim, até o ano passado
a Intel vinha desenvolvendo dois chipsets para o Pentium 4 sob os codinomes
de Springdale e Canterwood. Quando lançados, em 2003, receberam,
respectivamente, os “part numbers” i865 e i875 e são
hoje os chipsets mais avançados fabricados pela Intel. Foram
os primeiros a adotar a tecnologia IHA e introduziram o uso de dois
canais de comunicação com a memória, ou seja, seus
MCH (antiga north-bridge) contêm dois controladores de memória.
Os slots da placa-mãe que recebem os módulos de memória
são ligados a esses controladores por dois barramentos de 64
linhas cada, formando dois “canais” independentes (na prática
é como se a memória principal fosse ligada à CPU
por um barramento de 128 linhas). Quando se “espetam” dois
módulos de memória, cada um em um slot ligado a um barramento
diferente, o fluxo de dados entre a memória e a CPU se faz simultaneamente
por estes canais. Essa tecnologia chama-se duplo canal, ou “dual
channel”. Um chipset i875 com dois módulos de memória
DDR 400, um em cada canal, é capaz de manter um fluxo de dados
de 6.400 MB/s entre CPU e memória (curiosamente, a Intel, que
geralmente é pioneira no lançamento de novas tecnologias,
desta vez “comeu mosca”: o primeiro chipset a adotar a tecnologia
de Dual Channel DDR foi o nForce2, da rival NVIDIA).
Entrada/Saída
Antigamente, Entrada e Saída resumia-se aos conectores de vídeo
e teclado, uma porta paralela, duas portas seriais e praticamente nada
mais que isso. É verdade que os dispositivos de entrada e saída
eram essencialmente teclado, vídeo e impressora. Máquinas
mais sofisticadas tinham um modem e, mais tarde, o mouse tornou-se quase
obrigatório. Mas caixas de som, gravadores de vídeo, escâneres,
câmaras digitais e similares, nem pensar.
Depois, as coisas complicaram. Surgiram novos dispositivos de E/S que
não somente exigiram maior número de “portas”
como também, e principalmente, taxas de transferência de
dados muito maiores. E surgiram novos tipos de conexões para
periféricos.
A começar pelo PCI, hoje já quase obsoleto: um barramento
de 32 linhas operando a 33 MHz que liga a CPU aos slots onde se “espetam”
as placas controladoras dos periféricos. Nesse barramento, o
fluxo máximo de dados é de 132 MB/s (quatro bytes transferidos
por ciclo pelas 32 linhas a 33 milhões de ciclos por segundo)
que deve ser distribuído entre todos os periféricos que
compartilham o barramento. Atualmente quase toda placa-mãe traz
um conjunto de slots PCI. Mas hoje ele pode ser considerado obsoleto
(falaremos adiante sobre quem irá substitui-lo).
Um fluxo de 132 MB/s é decididamente pouco para o vídeo,
especialmente quando se pretende rodar programas como jogos, com seus
efeitos tridimensionais em alta resolução. Para atender
a essa demanda foi criada uma variante do barramento PCI denominada
AGP (de “Advanced Graphics Performance”, ou “desempenho
gráfico avançado”). O AGP, tecnicamente, não
é um barramento, já que aceita apenas um periférico,
o vídeo (barramentos são estruturas de interligação
de diversos dispositivos). Para acelerar o desempenho do PCI, o AGP
começou dobrando sua freqüência de operação
para 66 MHz (AGP 2X), elevando o fluxo de dados a 264 MB/s. Depois,
dobrou novamente, chegando a 133 MHz (AGP 4X), atingindo a um fluxo
de 533 MB/s. Finalmente, ainda não satisfeito, dobrou o número
de linhas, alcançando o formidável fluxo de 1.066 MB/s
em suas 64 linhas operando a 133 MHz. Esse prodígio é
conhecido por AGP 8X e seu fluxo de dados é tão elevado
que não é suportado pelo ICH (I/O Controller Hub, antiga
south bridge): ele, juntamente com o CSA (um canal criado especialmente
para Gigabit Ethernet) e o controlador da memória (ou os controladores,
nos chipsets que usam Dual Channel DDR) são os únicos
canais ligados ao MCH (“Memory Controller Hub”, antiga north
bridge). O resto permanece ligado ao ICH.
Mas o que é o resto?
As velhas portas serial e paralela de antigamente tornaram-se obsoletas
e praticamente desapareceram. E, com o tempo, a transmissão de
dados em paralelo, tradicionalmente mais rápida por usar um grande
número de linhas simultaneamente, tornou-se mais lenta que a
serial, que usa apenas um condutor para transporte de dados (na verdade
dois, mas o segundo nada mais é que um aterramento). Isso porque
nas elevadíssimas freqüências com que os dados são
transmitidos hoje em dia, tornou-se mais fácil transmitir bytes
empurrando depressa seus bits, um após o outro, no mesmo condutor,
que fazê-los chegar ao destino exatamente ao mesmo tempo através
de diversos condutores em paralelo (exatamente mesmo; nas freqüências
atuais, da ordem e GHz, uma fração de bilionésimo
de segundo faz diferença). Por essa razão toda transmissão
de dados moderna está migrando para padrões seriais. Por
isso a maioria dos periféricos modernos usa um conector USB (“Universal
Serial Bus”, ou barramento serial universal), já na versão
2.0 que suporta uma taxa de transferência de 480 Mb/s (Megabits
por segundo), correspondente a 60 MB/s. Ele é controlado pelo
ICH. Os periféricos externos que exigem desempenho ainda melhor,
como discos rígidos portáteis e câmaras de vídeo,
usam o barramento conhecido como “FireWire” ou padrão
IEEE1394, cuja taxa de transferência de dados da versão
mais recente (conhecida por FireWire 2) atinge a 100 MB/s, o que, para
um periférico externo, é uma taxa de respeito. Tanto o
USB quanto o FireWire aderem ao padrão “Plug and play”
(ou seja, são reconhecidos pelo sistema operacional, que carrega
os drivers necessários e faz os ajustes para que o periférico
seja usado sem nenhuma interferência do usuário) e suportam
ligação “à quente” (“hot swapping”),
ou seja, sem precisar desligar o micro.
Finalmente, também a conexão de periféricos internos
está se tornando mais rápida. Discos rígidos, CD-ROMs
e DVDs, que até recentemente aderiam em massa ao padrão
ATA (de AT Attachment, que adota uma transferência de dados através
de 32 linhas paralelas ligando o dispositivo à controladora)
que chegou ao fluxo máximo de 133 MB/s e dificilmente passará
deste limite, estão migrando para o modo serial, mais precisamente
para o padrão Serial ATA, ou SATA, que já está
no mercado e atinge a fantástica taxa de 150 MB/s na versão
inicial (prevê-se que a evolução do padrão
leve a taxas de transferência da ordem de 1 GB/s).
Então, basicamente, um chip ICH (antiga south-bridge) atualmente
contém uma controladora de barramento PCI (apenas por questões
de compatibilidade, mas que deve desaparecer breve), duas controladoras
ATA clássicas (também por compatibilidade e que devem
ser em breve substituídas pelas controladoras SATA) e um conjunto
de portas USB. Além delas, se o fabricante assim o desejar, pode
integrar diretamente no ICH uma ou mais controladoras SATA, um controlador
de áudio de diversos canais, um controlador de matriz de discos
rígidos (RAID, de “Redundant Array of Inexpensive Disks”),
uma controladora de rede e mais o que lhe der na veneta. Inclusive um
coprocessador gráfico, como a Intel pretende fazer em alguns
de seus novos chipsets.
Uma das grandes novidades dos chipsets da Intel a serem lançados
esse ano é o suporte ao PCI Express, o sucessor do PCI. Pelo
nome, pode-se pensar que seria uma evolução do padrão
PCI. Ao contrário, é algo absolutamente novo, a começar
pelo fato de que, ao contrário do barramento paralelo do PCI,
adota uma transmissão serial (embora possa ser configurado para
funcionar como diversas conexões interdependentes em paralelo).
O PCI Express é mais uma demonstração que a conexão
paralela está com seus dias contados. Trata-se de uma conexão
serial que operará inicialmente em uma freqüência
de 2,5 GHz (mas que foi concebida para atingir em versões futuras
mais de 10 GHz). Ainda não foi lançada oficialmente, mas
sabe-se que os novos chipsets da Intel (como o Grantsdale e Altwood)
oferecerão suporte a ela. O PCI Express pode ser usado seja como
barramento (interligando o ICH a diversos periféricos), seja
como comunicação ponto a ponto, interligando apenas um
chip a outro. E apresenta a possibilidade de combinar mais de um canal,
que operarão em paralelo, aumentando proporcionalmente o fluxo
de dados. A combinação mais poderosa é o denominado
PCI Express x16, onde dezesseis canais são combinados em paralelo
e pode atingir um fluxo de dados de 4 MB/s. O PCI Express x16 é
considerado o sucessor do barramento AGP para controladoras de vídeo
e alguns modelos dos novos chipsets da Intel (especialmente os que trarão
processador gráfico integrado) trarão um destes canais
para uso de vídeo.
B.
Piropo
