Montagem de Computador Componentes Jumpers USB e Áudio Frontal Aula 12 curso hardware

Aula 12 - Montagem do Micro. Componentes Internos Jumpers USB e Audio Frontal.

A nossa aula de hoje é uma revisão em tudo que já vimos até a aqui. Com todos os conhecimentos que tivemos, já temos condições de montar uma CPU (computador) com todos os elementos básicos de hardware.

Vamos fazer uma aula simulada hoje, incluindo a montagem dos componentes internos, placa mãe e configuração do gabinete em nosso computador de testes na escola.

Escolha um processador levando em conta o preço final, recursos e tecnologias conforme estudamos.

Defina a placa-mãe baseado nos recursos do processador e demais especificações de chipset e compatibilidade, e recursos futuros.

Escolha o pente de memória considerando o tamanho, velocidade, compatibilidade com a placa mãe o o chip de controle interno do processador.

Escolha seu disco mais apropriado e defina a tecnologia utilizada.

Verifique as capacidades técnicas da fonte de alimentação. Lembre-se de prever um potência com 20% de margem a mais da potência total, para que ela possa trabalhar de forma durável. Preveja futuras melhorias.

Analise a necessidade de placas "offboard" tal como vídeo ou som.

Consulte o Manual da placa mãe, para eventuais dúvidas técnicas e de montagem. Precisamos saber sobre as pinagens e conexões internas.

As pinagens USB e conexões do painel frontal do gabinete, devem ser ligadas respeitando-se as informações contidas no manual! Ligações erradas podem danificar a placa-mãe!

O sistema de áudio frontal, também deverá ser verificado para uma ligação correta. AC97 ou HD-Audio dependendo dos recursos da placa.

Aproveite esta aula para tirar eventuais dúvidas com o instrutor, na próxima iremos repetir esta prática com uma situação real.

JMJG- Eng Eletrônico- Instrutor de Hardware.

LEIA MAIS...

Fonte de alimentação atx gabinete real ou não real,modelos,conexões montagem Aula 11 curso

Aula 11 - Fonte de Alimentação (PSU). Modelos, conexões, montagem, conceitos de potência real. Testes Práticos e checagem de Tensões.

Conceito de Fontes ATX 

Conhecida como Power Supply Unit (PSU), as fontes de alimentação são componentes extremamente importantes para o bom funcionamento do computador. Ela é a responsável por transformar a energia elétrica (127/240Vac), em voltagens reduzidas para alimentar todos os componentes internos do computador.

Processador, Mobo, placas de vídeo, som, rede, memórias, disco rígido enfim, todos eles são alimentados pela fonte. 

Internamente ela possui um circuito eletrônico que consegue transformar tensão alternada (AC) em múltiplas tensões contínuas (DC). Um ventilador (Fan) para refrigeração dos circuitos da fonte, e cabos coloridos de saída de tensões. Cada cor, representa uma determinada tensão, que será responsável para alimentar uma parte do circuito do computador e seus periféricos.

Fonte Padrão AT

Comparada as fontes antigas (padrão AT) as fontes ATX possuem muito mais conexões, e tensões novas não presentes no padrão AT. As fontes do padrão ATX também incluem o recurso de liga/desliga automaticamente, controlados pelo sistema operacional, e também obedecem os comandos de gerenciamento de energia (hibernação/suspender).

Pinagem do Padrão AT

Fonte padrão ATX 20 pinos

Praticamente todas as fontes atuais, são fabricadas no padrão ATX. 

O padrão ATX ainda tem suas variações de tamanho (microATX,ITX,miniATX,etc), porém é muito comum em desktops, encontramos as fontes de tamanho padrão ATX.

As primeiras versões são equipadas com conectores padrão 20 pinos (Mobo) mas atualmente temos o padrão 24 pinos, com tensões adicionais para os novos recursos e processadores.

Conectores e Tensões Básicas

 Conforme comentamos, cada cor representa uma tensão (DC) específica para alimentação de um determinado periférico e também para a placa mãe. As primeiras versões das fontes ATX, traziam conectores com 20 pinos. Atualmente, temos conectores de 24 pinos. Vejamos as tensões básicas:

Tensões Básicas e Pinagem da ATX- Mobo 

Terra (GND-Ground) PRETO: Negativo da Fonte ou terra como é popularmente conhecido. A partir dele que as demais fontes são medidas, ele é a referência!

3,3V (Laranja): Presente quando a fonte está ligada, esta baixa tensão é usada principalmente para circuitos de memória e processador, gerando menos calor, e maior economia de energia. Um fio marrom fino, é usado como sensor da tensão.

5,0V (Vermelho): Presente quando a fonte está ligada, esta tensão é usada para alimentar a grande maioria dos circuitos lógicos do computador, tais como placas, controladores e chipsets. Muitos discos rígidos novos, estão usando 3,3V ao invés do 5 para reduzir o consumo de energia.

12,0V (Amarelo): Presente quando a fonte está ligada, esta tensão é usada geralmente para alimentar motores elétricos (ventiladores, motores do HD,DVD-ROM). 

-12,0V (Azul): Presente quando a fonte está ligada, produz referência para alguns chips internos da Mobo.

-5V (Branco): Presente quando a fonte está ligada, esta tensão não está mais sendo usada em Mobos mais modernas. Esta tensão era usada apenas para os barramentos ISA, e portanto hoje este pino está vazio (NC).

Pinos de Controle

Pwr_on/Pwr_Ok/PG powergood (Pino8): Sinal de controle, que sinaliza a Mobo, que a fonte está estabilizada, ou seja, que todas as demais tensões já estão sendo fornecidas adequadamente. Usado assim que ligamos a fonte, caso alguma tensão não esteja saindo, o pino 8 avisa a Mobo que a fonte não está ok, e o computador emitirá um bip de erro.

+5V_SB (Pino 9): Esta tensão deve estar presente sempre! Conhecida como +5V de standby, é ela que mantém o computador pré-energizado, geralmente um LED nas Mobo modernas, acende para indicar que a fonte está energizada. Esta tensão, também é responsável por manter o computador em estado de hibernação/suspenso, com dados na RAM. Sem ela o computador não poderia ficar nestes estados.

PS_ON (pino 14/16): Aqui não temos tensão, mas sim um pino de controle, ele é o responsável por ligar completamente a fonte, liberando as demais tensões. Somente ele é que fará o computador ligar literalmente, é controlado pela chave de Liga/desliga no gabinete, ou eletrônicamente pela Mobo para ligar/desligar o computador controlado via sistema operacional.

Fontes Modernas Universal ATX 20+4

Algumas fontes modernas, ainda possuem um conector universal (20+4) que permitem sua conexão em Mobo Antiga (20pinos) e novas com padrão ATX 24 pinos, bastando destacar/juntar os 4 pinos adicionais!

Conectores dos Periféricos

Saindo da fonte de alimentação, temos dezenas de fios coloridos,cada um está ligado na ponta, com um conector específico, destinado para uma tipo único de periférico


24 Pin-ATX: Este conector conforme já estudamos deve ser plugado na Placa-Mãe, conforme orientação única (não encaixa errado). Possui padrão universal 20+4 que permite ser plugado em qualquer Mobo (antiga ou nova). Trabalha com muitas tensões (ver acima).

4 Pin Molex (IDE Power): Conector de energia antigo, padrão IDE, destinado a alimentar discos rígidos, CD/DVD-ROM. Atualmente muitas fontes, não trazem mais este conector. Trabalha com 5Vdc e 12Vdc.

4 Pin FDD (floppy disk drive): Conector de energia antigo, destinado a ligar os antigos leitores de disquete (disk-drive) padrão 3 1/2 polegadas. Atualmente muitas fontes não trazem mais este conector. Trabalha com 5Vdc e 12Vdc.

4 Pin P4 EPS (Auxiliar Processador): Conector moderno presente nas fontes ATX mais atuais, é usado para conectar em placas-mães que possuem um conector especial de 4 pinos em separado. 

Exemplo de Mobo com conector P4-EPS

Este conector conhecido como P4/EPS foi utilizado desde os processadores P4-Intel, e servem para gerar alimentação auxiliar em muitos processadores modernos (AMD/Intel). Caso a Mobo, possua encaixe para este conector, o mesmo deve ser plugado! Caso não plugue, o computador não vai ligar, mesmo com as demais conexões efetuadas corretamente.

Em alguns casos, a Mobo traz o P4/EPS de 8 pinos (menos comum), neste caso a fonte deverá possuir um par de P4/EPS. 

Mobo com 8 Pinos/EPS

Você poderá ligar uma fonte com 8Pinos/EPS em Mobo com 4 Pinos/EPS,bastando deixar de lado os outros 4 conectores sobrando, porém não é garantido ligar uma Mobo 8Pinos/EPS numa fonte com apenas 4 Pinos/EPS.
Aqui a única tensão que existe é 12Vdc (amarelo)

15 Pinos Sata (Power Sata): Conector moderno, presente em todas as fontes ATX atuais, serve para alimentar todos os periféricos Sata tais como: discos rígidos, DVD-ROM. Trabalha com 12Vdc,5Vdc,3,3Vdc(laranja) que em muitos HD's modernos, é usado para redução de consumo.

6 Pin PCi-Express: Conector moderno, somente presente em algumas  das fontes ATX atuais mais potentes. Ele serve para alimentar exclusivamente as placas de vídeo mais poderosas. Nem todas as fontes básicas possuem este conector. Se você for usar uma placa com GPU muito poderosa, deve comprar uma fonte com este conector. Trabalha com 12 Vdc.

Conceito de Potência e PFC

É muito comum, medirmos a "capacidade" dos motores de carros e fontes elétricas com a grandeza "potência". De fato, o que interessa que eles possam gerar é exatamente isso, a potência que eles aguentam, quanto maior melhor, certo?........ NEM Sempre!

Temos que tomar cuidado, com o que muitos fabricantes expressam em suas especificações técnicas. Vamos deixar os motores de carros de lado, e nos concentrar em fontes de computador!

Nosso curso não é técnico em eletrônica, portanto vamos pular as teorias e demais conceitos. O que importa é que você saiba o seguinte:

Existem 3 tipos diferentes de potências: Elas são grandezas relacionadas, num triângulo (chamado de triangulo de potências). Veja abaixo

Para nós o que importa é a potência REAL, expressa em Watts! As outras duas, são potências que não geram produtividade, são gastos do circuito, geralmente se perdem em forma de calor!

Uma fonte de computador, só consegue ser útil entregando a sua potência real em watts, as outras não vão ser usadas pelos periféricos. 

Este ângulo (fi) que está dentro da figura é chamado de Fator de Potência! 

O que você precisa saber é que quanto mais perto de 1 ele for, melhor será nossa fonte.  Teremos mais potência real, e quase nada das outras duas!

Por isso, uma fonte de 500VA não é a mesma coisa que ser de 500W! O fator de potência é muito importante, pois poderemos ter mais ou menos eficiência elétrica!

Uma fonte eficiente, produz os mesmos Watts, consumindo menos (menor VA e VAR), e também gera muito menos calor. 

O resultado, pagamos $$$ menos energia elétrica. 

Fonte Real

PFC (corretor de fator de potência) é um recurso eletrônico que só existe em fontes mais caras, aquelas que possuem coolers maiores de 120mm (mais silenciosos). Este recurso faz com que o fator de potência fique próximo de 1 (0,92) permitindo que nosso triângulo seja muito pequeno. Desta forma, a potência real em watts é muito próxima da potência aparente, não temos quase potência reativa, e geramos menos calor e consumimos menos energia!

Fontes com selo "80plus", representam ótimas fontes, com circuito PFC.  Divida em categorias (bronze,ouro,etc) elas podem ir de 80% de eficiência até 90%.

Elas custam mais caro do que as fontes comuns, sem circuito PFC, porém vale a pena! Geram menos calor e ainda por cima, gastam menos energia elétrica!

Estas são as famosas "Fontes Reais".

Fontes com PFC, só podem ser ligadas em Nobreak com forma de onda senoidal pura! Caso contrário, poderá haver danos no circuito PFC, evite ligar em nobreaks semi-senoidal ou PWM.

Fonte Nominal menos eficiente

Em contrapartida, as velhas e conhecidas fontes baratas, sem circuito PFC, são chamadas de Fontes Nominal, e sua potência não é a mesma na prática. Portanto uma fonte destas com 500VA, não chega nem perto de uma fonte real de 500W (490W ou 510W na tolerância). Geram muito mais ruído (cooler de 80mm), muito mais calor e consomem muito mais energia elétrica. Dependendo do fator de potência (0,5 ou 0,6) estes 500W na prática não chegam nem as ser 200W reais!

As fontes mais elaboradas, podem ainda ter circuitos de proteção (SCP,OVP,OCP,OTP,OPP), geralmente as mais caras.

SCP: Proteção contra curto-circuito, a fonte se desligará automaticamente, evitando a queima da PSU, caso algum componente ou periférico esteja em curto.

OVP: Proteção de sobre tensão, desliga a fonte automaticamente caso alguma tensão de saída esteja acima do normal (falha interna da PSU), evitando a queima de componentes da Mobo e periféricos. Adicionalmente pode existir o UVP, que atua na forma oposta, desligamento por baixa tensão.

OCP: Proteção de sobre corrente, parecido com o SCP, porém aqui não temos um curto, mas uma consumo excessivo de corrente, evitando que a fonte PSU seja danificada. Um exemplo se você comprou uma fonte de 450W e instalou uma boa placa de vídeo, agora o consumo passou a ser de 500W.

OPP: Proteção parecida com o OCP, atua desligando automaticamente a fonte, em caso de consumo excessivo, caso você tenha ligado periféricos a mais que a fonte não suporte (potência excedida).

OTP: Proteção auxiliar que desliga automaticamente a fonte, caso ocorra sobreaquecimento interno das peças.

Teste Prático

Para testar a sua fonte, você poderá comprar um aparelho testador (que mede todas as tensões) ou comprar um multímetro (bem mais barato). Vai precisar também de um clipes de papel (macgyver)...

Multimetro

Testador de Fontes

Agora, veja com o instrutor em sala de aula, como testar sua fonte e liga-la sem necessidade da placa mãe/gabinete. Dúvidas com uso do multímetro, consultar o instrutor.

Pergunte ainda, como se liga a fonte na Mobo, sem usar o gabinete (descobrindo defeitos na chave power)

Gabinete de computador e ciclo de ar

Fabricantes de Case (gabinetes) tem estado cada vez mais antenados ao ciclo de ar interno. Muitos já fizeram pesquisas para projetos mais eficientes da circulação interna de ar. Você já se perguntou o motivo dos balões de ar subirem? Ora eles tem ar, como o ar pode ser mais leve do que o ar???

A resposta não é a composição gasosa, e  sim a temperatura entre eles. O ar atmosférico, está mais frio, o ar do balão é aquecido e se torna muito mais quente. Então o ar quente sobe!

Dentro do gabinete, o ar também é aquecido (pelos periféricos que esquentam tal como processador, memória RAM, disco rígido,etc), e devem existir saídas de ar quente, e entrada de ar frio para uma boa refrigeração.

Gabinete tradicional com Fonte no topo

Nos gabinetes tradicionais ATX, a fonte de alimentação (PSU) sempre está em cima, no topo do gabinete. Isso até ajuda a retirar o ar quente do interior do gabinete, mas prejudica muito a refrigeração da fonte. Como o ventilador empurra o ar quente para fora, ele "chupa" o ar mais aquecido do interior, fazendo o resfriamento das peças internas da fonte, com um ar mais quente. Este gabinete pode ser usado com as fontes comuns, aquelas mais baratas sem PFC.

Gabinetes mais modernos, foram reprojetados para que a PSU (nossa fonte de alimentação) fique na parte de baixo. Contrariando o padrão ATX, a fonte agora recebe benefícios, ela "chupa" um ar mais frio, usado para resfriar as peças internas, e não mais tem a função de ajudar retirar o ar mais aquecido. Em contrapartida, existe agora um outro ventilador na parte de cima, responsável por fazer esta função. O resultado, melhora na vida útil da fonte, com melhor refrigeração.

Para fontes de maior potência (500W até 100W)  e com PFC, que são as mais caras,prefira estes gabinetes, a vida útil da sua fonte será maior, e ela será refrigerada com muito mais eficiência.

Por hoje é isso, aproveitem para tirar suas dúvidas em sala de aula.

Até a próxima

JMJG (Eng Eletrônico/ Instrutor de Hardware)

LEIA MAIS...

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

JMJG - Eng Eletrônico/ Instrutor de Hardware

LEIA MAIS...

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

LEIA MAIS...