▷ O que é uma placa-mãe e como funciona

Hoje temos que falar sobre a placa mãe de um computador. A placa - mãe é, sem dúvida, o elemento básico para criar um computador; o restante dos componentes, como CPU ou RAM, serão instalados nela para que a máquina seja capaz de iniciar e trabalhar. Então, vamos ver em detalhes o que é uma placa-mãe e como ela funciona.

Índice de conteúdo

O que é uma placa mãe?

A placa-mãe é sem dúvida a parte mais importante de um computador. Essa é a que determinará qual arquitetura nossa equipe possui em seus componentes internos. Cada placa-mãe será projetada para abrigar certos componentes ou certos tipos de famílias de componentes e também suportará determinadas velocidades e capacidades que esses componentes possuem.

Todos ou quase todos os componentes que fazem parte do computador serão conectados à placa-mãe, também será responsável por estabelecer um barramento de comunicação entre esses componentes (CPU, RAM, placa gráfica) e os periféricos instalados nele (mouse, teclado, tela etc)

Seu aspecto físico é o de um circuito eletrônico de certas dimensões, no qual são instaladas uma série de elementos como chips, capacitores, conectores de componentes e linhas de eletricidade, que juntos formam a estrutura de um computador.

Quase todos eles devem ter quatro componentes básicos instalados:

• Fonte de alimentaçãoProcessador centralMemória RAMUnidades de armazenamento

As placas-mãe consistem em diferentes formatos físicos que determinam as dimensões físicas que elas terão.

Formatos da placa-mãe

Os formatos que podemos encontrar no mercado são os seguintes:

E-ATX

É o maior fator de forma que temos no mercado. Suas dimensões são 305 x 330 mm. Essas placas geralmente possuem furos abundantes para placas de expansão e muitas possibilidades em termos de instalação de placas gráficas no SLI ou Crossfire.

Além disso, teremos até 8 slots disponíveis para a instalação da memória RAM

ATX

Essas placas estão no mercado desde 1995, graças à sua implementação pela Intel. Eles também são os mais comuns que podemos encontrar. Suas dimensões são 305 x 244 mm, embora também existam algumas com dimensões ligeiramente diferentes. Obviamente, os furos para sua colocação no chassi devem estar localizados exatamente nos locais padronizados.

Esse tipo de placa-mãe é usado para quase todos os tipos de sistemas, escritório, jogos, etc. Isto é devido às suas amplas possibilidades de expansão. Normalmente, temos 7 slots de expansão e 4 slots para a instalação de memórias RAM.

Micro ATX

As placas-mãe com esse formato têm dimensões de 244 x 244 mm, portanto são bem menores que as anteriores, cerca de 25%. Essas placas, sendo de formato menor, são destinadas a equipes de trabalho de escritório, que não precisam de tantos slots de expansão e também ocupam chassis menores.

Entre suas possibilidades de expansão, possui um máximo de 5 slots de expansão, embora o normal sejam 3 e espaços de até 4 memórias de RAM. Esse tipo de placa precisará de um chassi compatível com sua fixação, pois a posição dos parafusos será diferente das placas ATX.

Mini ITX

Esse é o menor formato de placa disponível para computadores domésticos. Possui dimensões de 170 x 170 mm. Para fixação, ele consiste em quatro orifícios que coincidem com os instalados em uma placa ATX.

Nestas placas, podemos encontrar um único slot de expansão para a placa gráfica e dois slots para memória RAM

Existem outros formados como o XL-ATX, mas eles geralmente não são vistos muito na faixa baixa / média. Somente na faixa PREMIUM

Componentes físicos de uma placa-mãe

Esta será de longe a seção mais ampla deste artigo, pois a placa-mãe possui diversos componentes que merecem ser nomeados. Vamos começar então.

Chipset

O chipset ou "chipset" é um conjunto de circuitos integrados projetados para estabelecer comunicação entre o processador e os outros componentes instalados na placa-mãe. Esses elementos podem ser memória RAM, discos rígidos, slots de expansão e portas de entrada e saída.

Com a evolução da tecnologia da placa-mãe, esses chips normalmente são compostos de um único chip central. Além disso, esses chips são projetados exclusivamente para um conjunto de processadores ou uma determinada marca e para determinados módulos de memória RAM. Isso torna necessário que, ao adquirir uma placa-mãe no mercado, também seja necessário comprar um processador e módulos de RAM compatíveis.

Placas-mãe antigas

O chipset pode ser integrado por dois chips e também é chamado de North Bridge ou North Brigde e South Bridge ou South Bridge. Cada um desses chips é responsável por determinadas tarefas a serem executadas:

Ponte Norte: Este chip está diretamente conectado ao barramento do processador e possui comunicação direta com ele e a memória RAM. Esse barramento também é chamado de FSB (Front Side Bus) e é decisivo na velocidade e no desempenho de um computador. Além disso, também é responsável pela comunicação com as portas PCI-Express, pois são as que suportam os componentes de velocidade mais alta, como a placa-mãe ou as novas unidades de armazenamento de estado sólido M.2 e PCI-E.

Ponte sul: esse chip é conectado diretamente à ponte norte através do barramento Direct Media Interface ou (DMI). Esse chip é responsável pelas comunicações dos dispositivos de entrada e saída e por conectá-los à ponte norte. Por exemplo, discos rígidos SATA, USB, Fire Wire, placa de rede, ÁUDIO, etc.

Placas-mãe modernas

Atualmente, com o surgimento de processadores com vários núcleos, como Intel Core e AMD FX, esse chipset foi reduzido significativamente para um único chip, desaparecendo assim a ponte sul.

Isso ocorre porque os novos processadores integram o controlador de memória neles, então eles são conectados diretamente ao barramento de memória RAM. Digamos que a ponte FSB esteja integrada no processador e o barramento responsável pelos outros dispositivos seja chamado de PCH (Plataform Controller Hub), substituindo o barramento DMI.

Tipos de chipset

Há um grande número de modelos de chipset. Com cada evolução dos processadores, há também uma evolução desses chips. Como em tudo, há low-end, para gerenciamento de componentes de velocidade mais baixa ou mais baixa, um mid-range e um high-end que oferecem velocidade e suporte máximos para várias placas gráficas e a RAM mais rápida do mercado.

De acordo com o fabricante do processador, podemos encontrar chipsets projetados para processadores AMD e chipsets projetados para processadores Intel.

Para obter mais informações sobre os mais recentes modelos de chipset de marcação para ambas as tecnologias e suas comparações, visite nossos artigos a seguir:

Soquete do microprocessador

Como não poderia ser diferente, na placa-mãe é onde o microprocessador deve ser instalado e, para isso, um soquete com os conectores físicos será necessário para comunicar isso com a placa-mãe. Existem dois tipos de soquetes:

• PGA (Pid Grid Array): neste soquete existe um painel com orifícios para inserir o microprocessador no interior, que terá pinos de contato para inserção. LGA (Land Grid Array) - O soquete possui uma matriz de contatos dourados que fazem contato entre a placa-mãe e o chip do processador, que possui apenas uma superfície plana com pontos de contato.

A tecnologia de inserção é chamada ZIF (força de inserção zero) e o chip não se encaixa perfeitamente no soquete se você precisar aplicar força no processo.

Como nos processadores, existem muitos tipos de soquetes para sua instalação. Isso significa que, ao comprar uma placa-mãe de uma determinada arquitetura, é necessário adquirir um processador compatível com ela.

Além disso, cada placa-mãe é projetada para um fabricante de processador, portanto, o soquete e o chipset devem ser compatíveis com a marca em questão.

Para saber mais sobre como um processador funciona, recomendamos o seguinte artigo:

• O que é um processador e como ele funciona?

Slots de memória RAM

Esses conectores ou barramentos são responsáveis ​​por alojar os módulos de memória RAM que serão instalados no equipamento. Em geral, as placas-mãe possuem 4 slots ou as placas-mãe topo de linha possuem 8.

Esses slots geralmente são projetados para funcionar com a tecnologia de canal duplo ou até a tecnologia de canal quádruplo. Como no processador, cada placa-mãe suporta uma certa arquitetura de RAM.

As placas-mãe atualmente têm diferentes tipos de slots de RAM, embora todas pertençam ao padrão DDR. Teremos: DDR, DDR2, DDR3 e DDR4

Para saber mais sobre como a RAM funciona, recomendamos nosso artigo:

• O que é RAM e como funciona?

VRM

Acrônimo de Voltage Regulator Module. Eles são um conjunto de componentes que transformam a corrente elétrica que chega à placa - mãe em voltagens de diferentes valores e correntes, para que sejam usadas pelos outros componentes instalados nela. Este componente, apesar de não ser particularmente atraente, é essencial para que funcione corretamente e evite quebras.

Para saber mais sobre esses componentes, visite nosso artigo:

Slots de expansão

Eles serão os slots que têm a funcionalidade de expandir o hardware instalado em nossos equipamentos. Neles você pode instalar placas gráficas, discos rígidos, placas de rede, placas de som etc.

Atualmente, esses slots são chamados PCI-Express ou PCI-E e substituem o PCI tradicional. Cada slot de expansão PCI-E transporta 1, 2, 4, 8, 16 ou 32 links de dados entre a placa-mãe e as placas conectadas. Codificamos esse número de links como um prefixo x, por exemplo, x1 para um link único ou unitário e x16 para uma placa com 16 links, que são usados ​​para placas gráficas. Cada um desses links fornece uma velocidade de 250 MB / s.

Se tivermos 32 links, eles fornecerão a largura de banda máxima, ou seja, 8 GB / s em cada direção para o PCIE 1.1. O mais usado é o PCI-E x16, que fornece uma largura de banda de 4 GB / s (250 MB / sx 16) em cada direção. Um único link é aproximadamente duas vezes mais rápido que um link PCI normal. 8 links têm uma largura de banda comparável à versão mais rápida do barramento AGP, que são os slots antigos para placas gráficas.

BIOS

O BIOS ou Sistema básico de entrada e saída é uma memória ROM, EPROM ou Flash-RAM que contém informações sobre a configuração da placa-mãe no nível mais baixo.

Dentro do BIOS, há também um chip de memória chamado CMOS; com o programa que ele armazena no interior, ele é capaz de inicializar todos os componentes físicos da placa para iniciar o computador. Além disso, é responsável por verificar se há erros ou ausência de dispositivos, por exemplo, falta de RAM, CPU ou disco rígido.

A memória do BIOS é continuamente alimentada por uma bateria. Dessa forma, quando a máquina é desligada, os dados e parâmetros configurados no computador não são perdidos. Se, em qualquer caso, a bateria estiver descarregada ou removida, as informações do BIOS serão redefinidas para os valores padrão, mas nunca serão perdidas.

Placa de som e placa de rede

Eles são os chips encarregados de processar o som multimídia de nossos equipamentos e a conexão de rede. Seus chips estão localizados perto das portas de saída da placa-mãe e podemos identificá-lo em várias ocasiões pelo seu RealTek distintivo, uma vez que é o fabricante de muitos desses dispositivos integrados na placa-mãe.

Conectores SATA

Esse é o padrão de comunicação nos PCs atuais para conectar discos rígidos mecânicos e também SSDs. No SATA, um barramento serial é usado em vez de paralelo para transmitir os dados. É muito mais rápido que o IDE tradicional e mais eficiente. Além disso, permite conexões quentes dos dispositivos e possui barramentos muito menores e mais gerenciáveis.

Em uma placa-mãe, podemos ter até 6 ou 10 dessas portas para instalar discos rígidos. O padrão atual é encontrado no SATA 3, que permite transferências de até 600 MB / s

Para saber mais sobre como um disco rígido funciona, recomendamos o seguinte artigo:

• O que é um disco rígido e como ele funciona?

Conector M.2

Quase todas as placas já possuem essa porta instalada. M.2 é o novo padrão de comunicação destinado a substituir a conexão para unidades SSD SATA a médio e curto prazo. Ele usa os protocolos de comunicação SATA e NVMe. M.2 destina-se exclusivamente à instalação de unidades de armazenamento, evitando assim a ocupação de slots PCI-E. Esse padrão não possui a velocidade do PCI-E, mas é muito maior que o SATA.

Para saber mais sobre como um SSD funciona, recomendamos o seguinte artigo:

• O que é um SSD e como ele funciona?

Conectores de alimentação

A placa-mãe deve se conectar a uma fonte de energia e, para isso, possui diferentes tipos de conectores de energia.

ATX

É o conector tradicional que alimenta a placa-mãe na maioria de seus componentes. É composto por 24 cabos ou pinos e normalmente está localizado no lado direito, próximo aos slots de RAM.

Potência da CPU

Além do conector ATX2, quase todas as novas placas-mãe, pelo menos a ATX, também possuem esse tipo de conector destinado exclusivamente à alimentação do processador. Esses tipos de fontes de alimentação ajudam a aumentar a fonte de alimentação da placa-mãe, especialmente nos casos de processadores com overclock que precisam de mais energia para o consumo.

Podemos encontrar um conector de CPU de 4 pinos (mais antigo), um de 8 ou um de 4 + 6 pinos. Suas funções serão praticamente as mesmas e tudo isso com uma tensão de 12V.

Conectores externos

Esses conectores estarão localizados em um lado da placa-mãe, quase sempre no lado esquerdo. Você será responsável por conectar os periféricos que possuímos em nossa instalação, por exemplo, impressoras, mouses, teclados, alto-falantes, unidades de armazenamento etc. Podemos distinguir os seguintes tipos:

• PS / 2: Existem duas portas desse tipo, já praticamente em desuso. Eles têm 6 pinos e destinam-se a conectar o teclado e o mouse. Praticamente nenhum teclado possui esse tipo de conector; portanto, eles são movidos e substituídos por USB USB (Universal Serial Bus): é o padrão de conexão serial mais utilizado no mundo. Esse conector é plug and play, para que possamos conectar um dispositivo quente, para que o sistema operacional o reconheça imediatamente. Além da troca de dados, também permite o alinhamento periférico, tornando-o muito conveniente e versátil. Atualmente, existem quatro versões desta porta, USB 1.1 com velocidade de 12 Mb / s, USB 2.0 com 480 Mb / s, USB 3.0 com 4.8 Gb / s e USB 3.1 com 10 Gb / s FireWire: é um padrão semelhante ao USB, mas usado principalmente na América. Eles têm praticamente as mesmas funcionalidades que o USB e possuem 4 versões, sendo a mais rápida a FireWire s3200 com 3, 2 Gb / s HDMI ou DisplayPort: Essas portas existirão se a placa-mãe tiver uma placa de vídeo integrada. É um padrão de comunicação multimídia digital que permite conectar dispositivos de vídeo de alta definição. Os sinais de vídeo e áudio viajam por essas portas, tornando-os especialmente úteis. Atualmente, eles praticamente substituíram completamente as portas VGA DVI e VGA: portas para conectar a tela Ethernet do predecessor HDMI : porta destinada ao conector RJ 45 na internet Jack de 3, 5 ": conector para dispositivos de entrada ou saída de áudio

Outros elementos

• Portas internas para USB: os conectores estão disponíveis na parte inferior da placa-mãe para expandir as portas USB do nosso equipamento. As portas USB disponíveis no chassi normalmente serão conectadas. Portas de som internas: como no USB, a placa possui uma porta interna para conectar microfone e alto-falantes a partir das portas dispostas no chassi. Relógios: para sincronizar todos os componentes internos, é necessária uma série de relógios que funcionam em diferentes frequências, dependendo das necessidades de cada componente. Conectores do ventilador: são conectores de 12V destinados a inserir ventiladores, como a CPU ou os ventiladores do chassi. Eles têm 4 pinos. Painel de partida: são uma série de conectores de alimentação nos quais os botões do chassi estão conectados, responsáveis ​​por iniciar e reiniciar o sistema. O disco rígido e os LEDs de energia também serão conectados.

Operando uma placa-mãe

A operação de uma placa-mãe é bastante complexa, devido ao grande número de elementos instalados nela e ao número de barramentos destinados à troca de informações. Esquematicamente, podemos representá-lo da seguinte maneira:

Nesse esquema, podemos distinguir os principais elementos que intervêm na operação e gerenciamento e tomar como referência o processo inicial de um computador:

A primeira coisa que uma placa-mãe deve fazer antes de carregar o sistema operacional a partir do disco rígido é inicializar os componentes. O programa localizado no BIOS é responsável por verificar todos os dispositivos conectados a ele: CPU, RAM e discos rígidos de forma básica. Se alguma delas estiver faltando, quebrada ou detectar outras anomalias, a placa-mãe emitirá um código de erro traduzido em bipes sonoros ou também por meio de um código em um painel de LED localizado nela.

Uma vez concluída a etapa de verificação, o barramento interno é carregado com informações das unidades de armazenamento. Aqui a ponte sul (se existir) e a ponte norte intervêm.

Após solicitar as informações dos discos rígidos, dispositivos de entrada / saída e outros componentes, a ponte norte é responsável por conectar o processador à RAM. Isso é feito através do barramento frontal ou do barramento frontal (FSB). Isso consistirá em 64 threads ou 64 + 64 em caso de implementação da tecnologia de canal duplo.

De qualquer forma, os dados do sistema operacional carregados na memória já serão encontrados para inicializar o computador.

Simultaneamente, a ponte norte envia os sinais gráficos para a placa gráfica, instalada em um slot CPI-E x16 gerenciado diretamente por ela. Ou no seu caso, ele se conectará à placa gráfica instalada na própria placa-mãe. Isso é feito pelo barramento FSB.

De qualquer forma, o computador será iniciado e a troca de dados para processamento será gerenciada pelos elementos conectados ao barramento e ao chipset.

Conclusão final e expectativas sobre o que é uma placa-mãe

Se uma coisa ficou clara para nós é que é cada vez mais difícil explicar o funcionamento dos componentes de um computador de maneira simplificada. A tecnologia está avançando a um ritmo incrível e os elementos estão se tornando mais complexos, funcionais e complexos.

No ritmo que estamos seguindo, é possível que a barreira dos 5 nm seja atingida em muito pouco tempo e veremos que as grandes empresas planejam ir além.

De nossa parte, estamos muito satisfeitos com esses avanços, equipamentos cada vez mais rápidos, mais complexos e a um preço sustentado se formos a componentes de gama média que também são muito bons.

Também recomendamos nosso artigo sobre processadores quânticos

• O que é um processador quântico e como ele funciona?

Esperamos que, com este artigo, você tenha aprendido mais sobre os componentes de uma placa-mãe e sua operação básica. Para qualquer dúvida, esclarecimento ou erro, não hesite em nos dizer.