A motherboard é possivelmente a parte mais importante do computador. Ela gerencia toda a transação de dados entre a CPU e os periféricos. Mantém a CPU, sua memória cache secundária, o chipset, BIOS, memória principal, chips I/O, portas de teclado, serial, paralela, discos e placas plug-in.

Os microcomputadores diferenciam-se principalmente pelo processador instalado na motherboard e pelos padrões dos barramentos de expansão: ISA, EISA, MCA (proprietária IBM), VESA, PCI e USB em ordem crescente de performance.

Como atualmente tem-se o lançamento de um novo processador com novas tecnologias para acelerar o processamento (duplo cache interno, maior velocidade de clock, etc.) quase que anualmente, muitas motherboards permitem o upgrade (atualização do processador sem a troca de qualquer outro componente do microcomputador). A grande maioria tem jumpers de configuração onde podemos modificar a velocidade do clock, tipo de processador, etc.

Os dados são transmitidos em 8 ou 16 bits dependendo do tipo de placa adaptadora que está sendo utilizada. Normalmente este barramento opera a 8 Mhz e apesar de ser o mais utilizado padrão de barramento de expansão, suas origens remontam o PC XT com processador 8086/8 e atualmente é uma limitação dos mais recentes programas, especialmente em multimídia, servidores de rede, CAD/CAM, daí a necessidade do desenvolvimento de novos projetos de barramento.

Os slots são de 32 bits. No caso do EISA, que é uma modificação do ISA, podemos também conectar placas padrão ISA pois a filosofia do EISA é justamente manter a compatibilidade e preservar investimentos em placas já feitos. O MCA desenvolvido pela IBM e de pouca aceitação no mecado apenas aceita placas do mesmo padrão.

Devido ao maior custo das motherboards geralmente são utilizados em servidores de rede e em situações onde necessita-se uma alta taxa de transferência dos dados. As configurações são feitas via software e tem muitas vantagens técnicas com relação ao padrão ISA.

O barramento VESA Local Bus é uma extensão física do barramento ISA podendo aceitar placas adaptadoras de 8 ou 16 bits ISA. Desenvolvido principalmente para os processadores 486, não permitem mais que 3 slots VL-BUS nas motherboards, ou seja, o micro somente poderá ter no máximo 3 placas Local Bus em seu microcomputador.

Além disso, existe uma limitação quanto ao clock da motherboard. Sem a utilização de circuitos adicionais (buffers), a 50 Mhz podemos conectar apenas uma placa VL-BUS no micro.

Apesar de recente, este barramento vem sendo substituído pelo padrão PCI.

Desenvolvido inicialmente pela intel, os slots são de 32 bits e 64 bits no pentium e só aceitam placas desenvolvidas para esse padrão sendo uma mudança radical no projeto dos barramentos de expansão, abolindo totalmente a dependência de slot ISA. Permite as melhores taxas de transferência estando presente principalmente nos micros com chips Pentiums.

Este barramento é independente do processador podendo ser implementado em qualquer arquitetura de processamento, ao contrário do VESA Local Bus, que foi desenvolvido especialmente para os 486.

Desenvolvido por 7 companhias (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Northern Telecom), vai permitir conectar periféricos por fora do gabinete do computador, sem a necessidade de instalar placas e reconfigurar o sistema. Computadores equipados com o USB vão permitir que periféricos sejam automaticamente configurados tão logo estejam conectados fisicamente, sem a necessidade de reboot ou programas de setup. O número de acessórios ligados a porta USB pode chegar a 127, usando para isso um periférico de expansão. A conexão é Plug & Play e pode ser feita com o computador ligado. O barramento USB promete acabar com os problemas de IRQs e DMAs.

O padrão suportará acessórios como controles de monitor, acessórios de áudio, telefones, modems, teclados, mouses, drives CD ROM, joysticks, drives de fita e disquete, acessórios de imagem como scanners e impressoras. A taxa de dados de 12 megabit/s da USB vai acomodar uma série de periféricos avançados, incluindo produtos baseados em Video MPEG-2, luvas de dado, digitalizadores e interfaces de baixo custo para ISDN (Integrated Services Digital Network) e PBXs digital.

Atualmente, computadores mais modernos já saem de fábrica com o novo padrão, mas a venda de acessórios ainda é restrita.

Clock:

Toda placa tem um cristal piezoelétrico (ou um circuito integrado) para a geração dos sinais de sincronismo e determinação da velocidade de processamento. O cristal fornece um pulso de alta precisão cuja frequência depende do processador em uso.

Assim como o processador, outros sinais são obtidos do clock para os circuitos da motherboard via divisão de frequência. Exceção feita ao barramento de expansão que tem um cristal de 14,31818 Mhz independe para seu funcionamento.

Nas motherboards existe uma bateria que mantém os dados gravados na CMOS (dados de configuração) sendo recarregada enquanto o micro está ligado. Quando a placa começa a perder a configurão frequentemente devemos trocar a bateria. Isto se faz colocando uma bateria interna a fim de evitar vazamentos.

Além dos slots de expansão já mencionados temos também os slots de memórias ou bancos de memórias onde são colocados os pentes de memórias RAM de 72 vias.

O Microprocessador ou Unidade Central de Processamento é o coração de um microcomputador. Desde o advento do processador INTEL 8088 (Linha PC-XT) até o atual PENTIUM II passando pelos 80286, 80386 e 80486, apresentam sempre uma evolução exponencial em relação ao seu antecessor, medido atualmente em milhões de transistores e paradoxalmente em microns de espessura de trilha. Confira os dados abaixo a respeito dos chips Intel.

Cabe lembrar que estes processadores Intel - assim como a linha Motorola 68XXX - são de tecnologia CISC (Complex Instruction Set Computer). O processador mantém compatibilidade do microcódigo (sub-rotinas internas ao próprio chip) com toda a linha de processadores anteriores a ele, isto é, um programa feito para o 8086 dos micros XT deve rodar num Pentium sem problemas (obviamente muito mais rápido). O inverso não é possível.

O microcódigo deve analisar todas as instruções de outros processadores além de incorporar as suas próprias que não são poucas.

Além disso, os programas compilados nesses processadores tem instruções de comprimento em bytes variável.

Esse processo gera atrasos que são totalmente eliminados com os chips de tecnologia RISC (Reduced Instruction Set Computer) onde o próprio software em execução faz o trabalho pesado. Acontece que o aumento de performance do chip compensa em muito esse trabalho extra do programa.

Os chips RISC dissipam menos calor e rodam a frequencias de clock maiores que os chips CICS. A linha de processadores Alpha da Digital está projetada para funcionar com clock de até 275 Mhz!

Os chips RISC são utilizados em Workstations, um tipo de computador mais caro e com muito maior performance rodando normalmente sob o UNIX e utilizados em processamento ciêntífico, grandes bases de dados e aplicações que exijam proteção absoluta dos dados e processamento Real-Time (tipo transações da Bolsa de Valores).

Exemplos de chips RISC: Intel i860, i960, Digital Alpha 21064, HPPA-RISC, MIPS, Sun Sparc PC (Macintosh), etc.

Muitas modificações implantadas atualmente no Pentium são oriundas dos chips RISC tornando-se na verdade um chip CRISC.

É onde o computador armazena as instruções necessárias ao funcionamento do sistema operacional e programas. O processador precisa de espaço para arrumar as instruções contidas no programa de modo que ele, processador, possa executa-las rapidamente. Todo programa que você executa está na memória RAM, seja ele um software antivírus, um protetor de tela, impressão, etc.

Em termos de hardware, são pequenos pentes que são encaixados nos slots de memória das placas motherboard. Atualmente, temos pentes de 4 MB, 8 MB, 16 MB e 32 MB. A capacidade total de memória depende do pente e do número de slots na motherboard, geralmente 4 slots de 72 vias (Veja Colocação das Memórias na Motherboard para mais detalhes). É na memória que ficam todas as informações utilizadas durante as operações de escrita ou leitura nas unidades de armazenamento e os programas, cache de software para hard-disk, drives virtuais e vírus.

Diferenciam no número de vias, tempo de acesso (70, 60, 50ns em ordem crescente de desempenho) e tipo de tecnologia (EDO e FPM) e são melhor definidas como DRAM (Dynamic Random Access Memory). Precisam continuamente de um sinal da CPU (refresh) para manterem seus dados armazenados.

As memórias EDO (Extended Data Output) tem leitura mais rápida que as memórias do tipo FPM (Fast Page Mode). Os chips Pentium com velocidade de barramento de 66 MHz (Pentiums de 100, 133, 166 e 200 MHz) requerem uma memória RAM com tempo de acesso de 60ns (ou 50ns).

O problema das memórias EDO RAM e FPM RAM é que possuem uma frequência máxima de barramento de 66 MHz. Como as CPUs requerem altas velocidades de barramento (o processador Cyrix 6x86 já precisa de 75 MHz), é bem provável que, em breve, a EDO RAM seja substituída no mercado.

A SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) promete ser o padrão para os novos processadores. São módulos de memória DIMM (168 vias) que não necessitam do ciclo de "refresh". Suporta uma frequência de barramento de 100 MHz e é cerca de 15% mais veloz que a EDO RAM. As memórias com tecnologia SDRAM já são suportadas pelo chipset Intel Triton VX e os novos VIA 580VP, 590VP (para Pentium e 6x86) e 680VP (para Pentium PRO).

Para mantermos a integridade dos dados na memória, evitando que defeitos nesta prejudiquem o funcionamento do sistema, o chipset gera um bit de paridade para cada byte de dado escrito na memória (baseado no número de bits de valor 1).

A lógica de teste da paridade gera o bit de paridade conforme o byte armazenado no chip de memória fazendo a comparação deste bit posteriormente quando for lido qualquer byte da memória. Caso seja detectado um erro, o sistema travará gerando uma NMI (interrupção sem possibilidade de uso do equipamento). Veja tabela de exemplos:

Na maioria das BIOS temos uma opção que habilita/desabilita esse teste de paridade. Sempre devemos deixá-lo habilitado!

Praticamente todas as placas possuem um cache memory. Nos 486 e Pentium este cache pode variar entre 128 Kb e 1 Mb.

O cache L2 é um conjunto de chips de acesso rápido instalados na placa mãe, ou seja, externo ao processador. A memória principal do computador denominada DRAM é bem mais lenta que a memória cache secundária, SRAM (Static Random Access Memory) que tem tempos de acesso de até 12 ns, mas em compensação é bem mais cara.

Assim o cache reduz sensivelmente a velocidade de acesso médio a memória principal armazenando as mais requisitadas instruções e dados. A efetividade do cache está relacionada com o seu tamanho, largura do byte, algorítimo de substituição de dados, esquema de mapeamento e do tipo do programa em execução.

Não é atoa que a tecnologia de cache está presente tanto em winchesters, processadores e em muitas outras placas. Nos processadores, encontramos a memória cache primária (level 1 cache), com 8 KB de dados nos 486, 16 KB nos pentiums e 32 KB nos chips MMX.

A construção das memórias cache segue princípios de construção totalmente diferentes das memórias comuns. Utilizam elementos lógicos compostos basicamente de transistores chamados flip-flops.

Resumindo tudo, o cache trabalha na velocidade do processador enquanto a memória DRAM depende da inclusão de wait states (estados de espera do processador) para disponibilizar o dado devido a sua lentidão.

Toda motherboard contém chips de memória EPROM (Erased Programable Read Only Memory) que chamamos de BIOS, de 256 Kb ou 512 KB. Este tipo de memória é o que chamamos "não voláteis", isto é, desligando o computador não há a perda das informações (programas) nela contida. A DRAM e a SRAM perdem completamente seus dados ao desligarmos ou resetarmos o micro.

Como já deu para perceber os programas iniciais contidos na BIOS não podem ser atualizados por vias normais pois a mesma é gravada uma só vez. Atualmente algumas motherboards já utilizam chips de memória com tecnologia flash, ou seja, memórias que podem ser regravadas facilmente e não perdem seus dados quando o computador é desligado. Isso é interessante na atualização das BIOS via softwares.

As BIOS mais conhecidas: AMI, Award e Phoenix. 50% dos micros utilizam BIOS AMI.

É uma tecnologia de circuitos integrados de baixíssimo consumo de energia, onde ficam armazenadas as informações do sistema (setup) e são modificados pelos programas da BIOS acessados no momento do BOOT. Estes dados são necessários somente na montagem do microcomputador refletindo sua configuração (tipo de winchester, números e tipo de drives, data e hora, configurações gerais, velocidade de memória, etc) permanecendo armazenados na CMOS e mantidos através da bateria interna.

Muitos desses ítens estão diretamente relacionados com o processador e seu chipset e portanto é recomendável usar o default sugerido pelo fabricante da BIOS. Mudanças nesses parâmetros pode ocasionar o travamento da máquina, intermitência na operação, mal funcionamento dos drives e até perda de dados do HD.

Qualquer modificação deve ser feita somente se o usuário conhece realmente o significado dos termos ou então por um técnico especializado.

Denomina-se chipset os circuitos de apoio ao computador que gerenciam praticamente todo o funcionamento da placa-mãe (controle de memória cache, DRAM, controle do buffer de dados, interface com a CPU, etc.). É responsável pelas informações necessárias ao reconhecimento de hardware (armazenadas na sua memória ROM). Estes são chips VLSI (altíssima integração dos componentes) permitindo uma redução substancial do tamanho das placas. Nos micros 386DX e 486DX resumem-se a 3 unidade;

1. Controlador da CPU/CACHE/DRAM
2. Gerenciador de dados
3. Controlador de periféricos

Devido à complexidade das motherboards atuais, da sofisticação dos sistemas operacionais e do crescente aumento do clock (chegando a 100 Mhz em chips CISC), o chipset é, com certeza, o conjunto de CIs (circuitos integrados) mais importantes do microcomputador. Fazendo uma analogia com uma orquestra, enquanto o processador é o maestro, o chipset seria o resto!

Dos vários projetos de chipsets os mais conhecidos são os da OPTI, ELITE, UMC, PC Chips, VLSI e muitos outros.

Atualmente, a empresa lider na produção de chipset é a Intel. O mais usado no momento, para a linha Pentium, é o 430VX (conhecido como Triton 2).

As placas de vídeo dividem-se em comuns, aceleradoras e co-processadas, em ordem de performance. As comuns tem como principais componentes um RAMDAC (Conversor Analógico-Digital) e o seu chipset (Trident, OAK, Cirrus Logic, etc.). As aceleradoras geralmente são placas com barramentos que permitem melhor performance na transferência de dados e as co-processadas tem um microprocessador dedicado para a parte de vídeo deixando o processador principal livre. Ex. TMS 34010, Targa e outras.

A frequência de varredura do monitor é controlado pela placa de vídeo. Enquanto um televisor utiliza a frequência de 60 Hz, as placas de vídeo normalmente redesenham a tela 70 vezes por segundo (70 Hz), apesar da VESA (Video Eletronics Standards Association) recomendar um mínimo de 85 Hz. Abaixo disso, o monitor poderá causar problemas oculares aos usuários. Algumas placas mais novas já utilizam uma frequência de mais de 120 Hz.

A máxima resolução e o número máximo de cores que aparecerá no monitor depende também da placa de vídeo. A memória RAM da placa (denominada memória de vídeo) guarda as informações de vídeo a serem processadas. É o tamanho dessa memória que determina a resolução máxima combinada ao número de cores que podem ser utilizadas por vez. Como exemplo, uma placa com 1 MB de memória permite mostrar imagens de 640x480 pixels com 16,7 milhões de cores (True Color - 24 bits), 800x600 pixels com 65 mil cores (High Color - 16 bits) ou 1024x768 pixels com 256 cores (8 bits). Atualmente, qualquer monitor SuperVGA pode exibir 16,7 milhões de cores.

Para quem usa o micro com aplicativos tais como editores de texto, planilhas, etc., uma placa com 1 MB de memória atende perfeitamente as necessidades. Porém, se você pretende trabalhar com aplicativos gráficos, tais como imagens 3D, arquivos AVI, edição de imagens, é recomendável pensar em 2 MB, se possivel 4 MB.

Esta placa é a que controla o acesso a drives e winchesters. A IDE pode trabalhar no mesmo micro junto com outro tipo de controladora sendo esta na verdade apenas uma interface entre a winchester e a placa-mãe.

Essas placas denominadas SUPER-IDE ou MULTI-IDE contém geralmente 2 saídas seriais, 1 saída paralela e 1 saída para joystick (para jogos).

É a inteface entre o microcomputador e o usuário. Nos teclados mais antigos existe uma chave que seleciona teclado para AT ou XT. Os PCs do tipo 286/ 386SX/ 386DX 486SX/ 486DX são todos do tipo AT.

Existem dois tipos básicos de teclados: captativos e o de contato. No primeiro tipo toda vez que uma tecla é pressionada forma-se uma capacitância e há a modificação do sinal (corrente elétrica) detectada. No de contato existe realmente o contato em duas partes de metal permitindo ou não a passagem da corrente elétrica.

Em todo teclado existe um microprocessador que fica "procurando" todas as teclas para verificar qual foi pressionada. Através de um circuito tipo matriz esta tecla gera um código de varredura (Scan Code) e este é enviado para o BIOS da motherboard que faz o reconhecimento da tecla através de uma tabela.

Diferentemente de outros eletrodomésticos que utilizam fontes lineares, os microcomputadores utilizam fontes chaveadas pois estas permitem uma substancial redução de tamanho e são mais eficientes.

A potência da fonte deve ser compatível com o tipo de micro a ser montado e com seus periféricos. Estas variam de 180VA a 300VA (VA Volt-Ampere).

O dimensionamento de uma fonte para um microcomputador depende da quantidade de periféricos, e consequentemente das placas que serão ligadas no barramento de expansão. Sempre nesses casos devemos escolher uma fonte onde não se utilize mais de 2/3 da sua potência nominal.

Winchesters mais antigas consomem bastante energia e alguns processadores atuais (como o Pentium em 5v) podem dissipar até 15W

As tensões geradas por uma fonte chaveada para microcomputadores são 5VDC, 12VDC, -12VDC e -5VDC.

Além desses, existe um sinal de +5VDC gerado pela fonte denominado POWER GOOD. Este tem como função indicar à placa-mãe o perfeito funcionamento da fonte e a partir deste, o chipest gera sinais de RESET para todos Cis da placa. Tudo depende do bom funcionamento da fonte.

São as unidades de leitura e gravação de disco. Temos os drives de 5 1/4" polegadas com capacidade de leitura máxima de 1.2 Mb, e os drives de 3 1/2" polegadas com caacidade de leitura de 1.44 Mb e mais recentemente de até 2,88 MB. Todos estes são chamados drives de alta densidade. Tanto o de 5 1/4" como o de 3 1/2" podem ler e gravar discos de menor capacidade, dupla densidade ou os de 360Kb e 720Kb.

Existe também o floppy duplo que temos numa mesma unidade o floppy de 5 1/4" e 3 1/2".

Sem um Sistema Operacional (ou S.O.) nenhum hardware torna-se utilizável pelo usuário. Normalmente este é um definido como conjunto de programas que fazem a interface entre o microcomputador e o usuário, ou seja, ele atua mais diretamente com o hardware de seu micro. Além disso, os S.O. oferecem vários aplicativos simples para o gerenciamento e manutençào dos dados no HD e disquetes.

Os S.O. executam as mais diversas tarefas tais como o controle de entrada e saída (input/output), leitura/escrita em disco ou HD, escrita em monitores e controlar todo uso da memória dividindo-a em várias partes para cada tipo de aplicação.

O sistema operacional mais popular para micros PCs baseado nos processadores Intel é o MS DOS (Microsoft Disk Operating System). Além deste temos o PC DOS (IBM) e o Novell DOS 7 (antigo RD DOS) e são bastante limitados no uso dos atuais microprocessadores de 32 bits.

Outros sistemas operacionais 32 bits estão despontando no mercado. O OS/2 da IBM é um S.O. de 32 bits reais assim como o windows NT e windows 95 ou os derivados do UNIX como o Xenix, Solaris, SCO Unix, etc.

Estes S.O. são mais apropriados para os processadores de 32/64 bits atuais e não impõem limitações de memória como o DOS. Além disso implementam interfaces gráficas (GUI), multitarefa real, multiprocessamento simétrico, etc.

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