Por
mais complicada que possa parecer a placa mãe de seu computador,
você pode reduzir todo aquele emaranhado de circuitos a
três elementos principais: microprocessador (ou CPU), memória
e sistema de entrada e saída (E/S, o conjunto de “slots”
onde se encaixam as placas controladoras dos periféricos
e os conectores na própria placa mãe onde se encaixam
os cabos dos drives de discos). Esses três elementos estão
permanentemente trocando informações: o sistema
de entrada e saída troca (envia e recebe) dados com a CPU
e, eventualmente, com a memória e esta, por sua vez, está
em constante comunicação com a CPU e sistema de
E/S. E durante todo o tempo, dados fluem entre os três elementos
básicos da placa.
Esse fluxo ocorre através do “barramento”, o
nome que se dá ao conjunto de condutores elétricos
e seus circuitos de controle que interligam os elementos da placa-mãe.
Sua manifestação mais visível é aquele
conjunto de riscos metálicos paralelos que recobre quase
toda a superfície da placa. São os condutores por
onde circulam os “sinais”, ou seja, pulsos elétricos
que representam os bits (que, oito a oito, formam os bytes), além
de outros tantos pulsos que controlam todo o sistema (os “sinais
de controle”, que informam se uma dada operação
é de leitura ou escrita, se a operação anterior
foi executada com sucesso, se o barramento está livre e
pode receber novos dados e assim por diante).
Tudo isso obedece a um certo ritmo, a “freqüência
de operação” do barramento. Esta freqüência
é controlada por um circuito especial montado em torno
de um cristal de quartzo que vibra, emitindo pulsos que ditam
o ritmo em que os dados fluem no barramento.
No começo tudo era muito simples: o primeiro PC usava um
microprocessador simplezinho e lento, o velho Intel 8088, cuja
freqüência de operação era de cerca de
5 MHz, ou seja, executava cinco milhões de ciclos (ou operações
elementares) por segundo. Pois bem: o barramento que o ligava
à memória e ao sistema de E/S era controlado pelo
mesmo cristal, ou “clock”, e os dados fluíam
no barramento no mesmo ritmo de 5 MHz (para os puristas: 4,77
MHz).
Acontece que os processadores evoluíram. Depois do 8088
do “PC”, veio o 8026 do “AT”, cuja freqüência
de operação chegou a 20 MHz. Ora, vinte milhões
de pulsos a cada segundo eram demais para os lentos periféricos
ligados ao sistema de E/S. Eles simplesmente não conseguiam
absorver pulsos em um ritmo tão elevado. A IBM, que naqueles
dias ditava os padrões para a linha PC, decidiu “quebrar”
o barramento em dois: um, mais rápido, ligando a CPU à
memória, operando na mesma freqüência da CPU,
chamado de “barramento frontal” (ou FSB, de “Front
Side Bus”). Outro, ligando a CPU aos slots ou aos conectores
dos periféricos, chamado “barramento de entrada e
saída” (ou de E/S), operando em uma freqüência
menor (cerca de 12 MHz). Esse barramento de E/S criado pela IBM
para seu AT acabou sendo adotado como padrão pelos demais
fabricantes e passou a ser conhecido por barramento ISA (de Industry
Standard Architecture, ou arquitetura padrão da indústria)
e foi usado por muitos anos, até os tempos do 486 (na verdade,
embora raros, ainda hoje são encontrados em algumas placas-mãe;
é fácil identificar sua presença pelos slots,
geralmente pretos e divididos em duas partes).
Além da freqüência de operação,
os barramentos têm outra característica importante:
a “largura”, ou número de linhas paralelas usadas
para transportar dados, endereços e sinais de controle.
Fixemo-nos na largura do barramento de dados. O do PC tinha apenas
oito linhas, ou seja, transferia um byte (oito bits) de cada vez.
O ISA tinha dezesseis, portanto transferia dois bytes a cada ciclo.
Essas duas características refletem o fluxo (ou “vazão”)
de dados através do barramento. No PC, que transfere um
byte a cada ciclo e operando a cinco milhões de ciclos
por segundo, o fluxo é de 5 MHz x 1 byte, ou 5 MB/s (megabytes
por segundo). No ISA o fluxo é de 12 MHz x 2 bytes, ou
24 MB/s (para os puristas: na verdade é menor, mas para
esclarecer o conceito de fluxo de dados o exemplo serve perfeitamente).
Ocorre que nos tempos do 286, 24 MB/s era muito mais do que os
periféricos de então precisavam, portanto o barramento
ISA era perfeitamente aceitável. Mas na medida que os microprocessadores
evoluíram, também evoluíram os periféricos.
Que precisavam de maior fluxo de dados. Algumas tentativas foram
feitas e barramentos de E/S novos foram criados, como o MCA (Micro
Channel Architecture, da IBM) e EISA (Enhanced ISA), do restante
da indústria. Isso sem falar no VESA Local Bus, especialmente
para o vídeo. Mas nenhum deles vingou. Até que a
Intel teve a idéia de criar o PCI. Mas isso é papo
para a próxima coluna.
