A interconexão de componentes periféricos ou Peripheral Component Interconnect é uma interface de conexão comum para conectar periféricos de computadores à sua placa-mãe, também conhecido como barramento PCI.
O que é um barramento?
Barramento é a interface física e lógica por onde um periférico se comunica com o restante do sistema.
Por exemplo, supondo que seu PC tenha uma placa de vídeo dedicada, há enorme probabilidade de que ela esteja conectada num slot PCIe.
O barramento é usado também para outros tipos de placas e recursos, como placas de rede, de som, unidades SSD, placas de captura, etc.
Embora pareça estranho, os barramentos não estão restritos aos computadores de mesa. Os notebooks também possuem interfaces PCIe, mas com uma configuração física diferente em função das óbvias limitações de espaço.
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O que é um barramento PCI?
O barramento PCI (Peripheral Component Interconnect) é uma interface de comunicação utilizada em computadores e outros dispositivos eletrônicos para conectar placas de expansão ao sistema principal. Ele foi introduzido inicialmente em 1993 e tem sido amplamente adotado desde então.
O barramento PCI é um padrão de barramento serial que substituiu os barramentos ISA (Industry Standard Architecture) e VESA (Video Electronics Standards Association). Ele permite a conexão de vários tipos de placas de expansão, como placas de som, placas de rede, placas de vídeo e outros dispositivos periféricos.
O barramento PCI é projetado para fornecer uma interface de alta velocidade e eficiência entre o processador e os dispositivos conectados. Ele permite a transferência de dados em alta velocidade e suporta a conexão a quente (hot-plugging), o que significa que as placas podem ser conectadas ou desconectadas enquanto o sistema está ligado, sem a necessidade de reiniciar o computador.
Existem várias gerações do barramento PCI, incluindo o PCI original, o PCI-X (PCI Extended), o PCI Express (PCIe) e o mais recente, o PCIe 4.0 e PCIe 5.0. Cada geração oferece melhorias em termos de largura de banda e velocidade de transferência de dados, permitindo o suporte a dispositivos mais avançados e exigentes.
Em resumo, o barramento PCI é uma interface de comunicação que permite a conexão de placas de expansão ao sistema principal de um computador, oferecendo velocidade, eficiência e suporte a vários tipos de dispositivos periféricos.
Aqui está uma tabela com alguns exemplos dos diferentes tipos de barramentos PCI, seus usos e alguns exemplos de dispositivos que podem ser conectados a cada tipo:
| Tipo de Barramento PCI | Usos | Exemplos de Dispositivos |
|---|---|---|
| PCI | Conexão de placas de expansão. | Placas de som, placas de rede, placas de vídeo, placas de captura de vídeo, placas de interface USB, etc. |
| PCI-X (PCI Extended) | Melhorar a largura de banda e a velocidade de transferência de dados para dispositivos de alta performance. | Adaptadores de rede de alta velocidade, controladoras RAID, placas de vídeo profissionais, placas de expansão de armazenamento, etc. |
| PCI Express (PCIe) | Conexão de placas de expansão com alta largura de banda e velocidade de transferência de dados. | Placas de vídeo de alta performance, controladoras de armazenamento SSD, placas de captura de vídeo 4K, placas de rede 10 Gigabit, etc. |
| PCIe 4.0 | Versão mais recente do PCIe, com maior largura de banda e velocidade de transferência. | GPUs de última geração, SSDs NVMe de alta velocidade, adaptadores de rede de alta performance, placas de som de alta fidelidade, etc. |
| PCIe 5.0 | Aumento adicional da largura de banda e velocidade de transferência. | Dispositivos de armazenamento de alto desempenho, placas aceleradoras de IA, placas de captura de vídeo 8K, entre outros. |
É importante ressaltar que essa tabela fornece apenas alguns exemplos e que existem outros tipos de barramentos PCI e uma ampla variedade de dispositivos que podem ser conectados a eles. A tecnologia continua a evoluir, e novos tipos e dispositivos podem surgir no futuro.
Histórico da Interface PCI
O barramento original que permitia placas de expansão foi o barramento ISA inventado em 1982 para o IBM PC original e que estava em uso por décadas.
A Intel desenvolveu o barramento PCI no início dos anos 90. Forneceu acesso direto à memória do sistema para dispositivos conectados através de uma ponte conectada ao barramento frontal e, eventualmente, à CPU.
O PCI 1.0 foi lançado em 1992, o PCI 2.0 em 1993, o PCI 2.1 em 1995, o PCI 2.2 em 1998, o PCI 2.3 em 2002 e o PCI 3.0 em 2004.
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O PCIe melhorou o PCI e possui uma taxa de transferência máxima do barramento do sistema mais alta, uma contagem de pinos de E/S mais baixa e é menor fisicamente. Foi desenvolvido pela Intel.
Ele se tornou a principal interconexão no nível da placa-mãe para PCs até 2012 e substituiu a Accelerated Graphics Port como a interface padrão para placas gráficas para novos sistemas.
PCI-X é uma tecnologia semelhante à PCI. De pé para interconexão de componentes periféricos eXtended, PCI-X melhora a largura de banda no barramento PCI de 32 bits para servidores e estações de trabalho.
O que o barramento PCI geralmente oferece?
PCI é um padrão de barramentos, destinado a conectar periféricos à placa-mãe do computador.
O barramento PCI suporta as funções encontradas em um barramento de processador, mas em um formato padronizado que é independente de qualquer barramento particular nativo do processador.
Dispositivos conectados ao barramento PCI aparentam a um barramento mestre como sendo conectados diretamente ao seu próprio barramento sendo designados endereços no espaço de endereços do processador. É um barramento paralelo, síncrono a um único barramento de relógio.
O barramento PCI era popular entre 1995 e 2005 e costumava ser usado para conectar placas de som e placas de rede. O barramento PCI também foi usado para conectar placas de vídeo à placa-mãe, mas a demanda de gráficos dos jogos a tornou inadequada para esse uso.
Os computadores modernos usam principalmente outras tecnologias de interface como USB ou PCI Express (PCIe).
Alguns computadores de mesa podem ter slots PCI na placa-mãe para manter a compatibilidade com versões anteriores, mas os dispositivos que costumavam ser conectados como placas de expansão agora estão integrados às placas-mãe ou conectados por outros conectores como o PCIe.
PCI, além de ser um barramento, também é uma abreviação de outros termos técnicos que nada têm a ver com a interconexão de componentes periféricos, como indicador de capacidade de protocolo, interrupção controlada por programa, Palm Computing, indicador de chamada em painel, interface de computador pessoal e muito mais.
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Outros nomes para PCI
O PCI também é chamado de barramento PCI; um barramento é um termo para um caminho entre os componentes de um computador. Você também pode ver esse termo descrito como PCI convencional.
No entanto, não confunda PCI com conformidade com PCI, significando conformidade com o setor de cartões de pagamento ou PCI DSS, com o padrão de segurança de dados do setor de cartões de pagamento.
Como o barramento funciona?
Um barramento PCI permite alterar diferentes periféricos conectados ao sistema do computador, permitindo o uso de diferentes placas de som e discos rígidos.
Normalmente, existem três ou quatro slots PCI em uma placa-mãe. Com ele, você pode desconectar o componente que deseja trocar e conectar o novo no slot PCI.
Ou, se você tiver um slot aberto, poderá adicionar outro periférico, como um segundo disco rígido, para inicializar duas vezes o computador ou uma placa de som especial, se você lida muito com música.
Os computadores podem ter mais de um tipo de barramento manipulando diferentes tipos de tráfego. O barramento costumava vir nas versões de 32 e 64 bits. O barramento PCI é executado em 33 MHz ou 66 MHz.
Placas PCI
As placas com barramento PCI empregam várias formas e tamanhos chamados fatores de forma. As placas PCI de tamanho normal têm 312 milímetros de comprimento.
Placas curtas variam de 119 a 167 milímetros para caber em slots menores. Também existem outras variações, como PCI compacto, Mini PCI, PCI de perfil baixo e outros. As placas PCI usam 47 pinos para conectar e o PCI suporta dispositivos que usam 5 volts ou 3,3 volts.
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Barramento PCI Express
O PCI Express é um barramento ponto a ponto, onde cada periférico possui um canal exclusivo e bidirecional de comunicação com o chipset. Isto contrasta fortemente com o padrão PCI, sendo um barramento em que todos os dispositivos compartilham a mesma comunicação, de 32 bits (ou 64 bits), num caminho paralelo.
Há contradições quanto a forma de se referir ao PCI Express como sendo um barramento, já que, no sentido estrito da palavra, o termo “barramento” surgiu para descrever um canal de comunicação compartilhado por vários dispositivos ou periféricos, no entanto, em toda a sua documentação é empregado o termo “PCI Express bus” para mencioná-lo.
Cada slot PCIe roda a um, dois, quatro, oito, doze, dezesseis ou trinta e dois caminhos de dados entre a placa mãe e a placa ligada ao slot. A contagem dos caminhos é escrita com um sufixo “x”, por exemplo, 1x para um único caminho e 16x para uma placa de dezesseis caminhos.
Trinta e dois caminhos de 250 MB/s (PCIe 1.1) apresenta uma taxa máxima de transferência de 8 GB/s (250 MB/s multiplicado por 32x, ou seja, 8 bilhões de bytes por segundo) em cada sentido.
No entanto, o maior tamanho de uso comum é de 16x, resultando numa taxa de transferência de 4 GB/s (250 MB/s multiplicado por 16x) em cada sentido. Por isso, em perspectiva, um único caminho do PCIe 1.1 tem quase o dobro da taxa de dados do barramento PCI tradicional.
Um slot de 4x tem uma taxa de transferência comparável ao da versão mais rápida do antigo barramento paralelo PCI-X 1.0, e um slot de 8x tem uma taxa de transferência comparável ao da versão mais rápida do AGP.
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Slots PCIe suportam uma variedade de tamanhos diferentes referenciados a seu número máximo de caminhos, ou seja, 1x, 2x, 4x, 8x, 12x, 16x e 32x.
Uma placa PCIe caberá em um slot de seu tamanho ou de tamanhos maiores, mas não caberá em um slot PCIe menor.
O número de caminhos realmente conectados a um slot, pode ser menor que o número suportado pelo tamanho físico do slot.
Como exemplo: um slot 8x que, na verdade, só é executado em 1x (esse slot permitirá o uso a qualquer placa 1x, 2x, 4x ou 8x), embora apenas funcionará à velocidade de 1x. Este tipo de soquete é descrito como um slot “8x (Modo 1x)”, o que significa que esse slot aceita fisicamente conexões de até 8x, mas que neste exemplo só funcionará com 1x de velocidade.
A vantagem é que uma gama de placas PCIe podem ser utilizadas sem que haja necessidade de que o hardware da placa mãe dê suporte a taxa de transferência total.
O número de caminhos é “negociado” durante a inicialização ou explicitamente durante a operação. Esta flexibilidade na contagem de caminhos pode proporcionar um padrão único para as necessidades de placas de banda larga (por exemplo, placas gráficas, placas 10 Gigabit Ethernet e placas Multiport Gigabit Ethernet), enquanto também pode ser rentável para as placas menos exigentes.
Esse recurso permite que uma placa de 1x possa ser inserida em um slot 4x. O sistema irá desabilitar a ligação para o slot 4x e fornecerá dados para a placa utilizando apenas 1 caminho.
O que não impossibilita que a placa-mãe realize operação a 4x neste slot em particular, se estiver conectado a uma placa de 4x.
Assim como nas placas de expansão para desktops e servidores, a interface elétrica PCIe é usada em uma variedade de outros formatos de interface, incluindo o ExpressCard, interface de expansão para notebooks.
PCIe é também muitas vezes usado para conectar-se periféricos integrados na placa-mãe.
As especificações do formato estão sendo mantidas e desenvolvidas por um grupo de mais de 900 líderes industriais da empresa denominada PCI-SIG (PCI Special Interest Group).
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Caminhos de comunicação
No PCB de qualquer placa (não, não é partido: PCB é a sigla, em inglês, para “placa de circuito impresso”, e, em resumo, refere-se a placa em si: retire todos os chips e apêndices, resta uma placa colorida e cheia de traços e linhas impressas, isso é o PCB) é possível ver diversas listras que conectam todos os controladores e chips da placa.
Entenda essas vias, ou caminhos, como fios nos computadores que ocupavam edifícios há algumas décadas.
Uma boa porção dessas linhas liga o processador, o chipset e os slots PCIe da placa. Os slots podem ter, cada um deles, uma banda máxima definida pelo fabricante. Ou podem compartilhar a banda disponível — o que é mais comum.
Soquetes PCIe podem ter velocidades de x1, x4, x8 e 16x (há possibilidade de x32 também, mas são bastante raros).
Os números indicam as vias de comunicação e a quantidade de vias define a velocidade com que os dados são transferidos, assim como o tamanho físico do barramento. É por isso que sua placa tem um barramento PCI-e minúsculo: ele opera a 1x.
Mas sua placa-mãe também tem outros barramentos PCIe maiores. Digamos que sejam dois, e tanto um como outro podem funcionar com 8x ou 16x — depende da demanda do periférico que você ligar neles.
Uma interface PCIe 16x pode transferir 4 GB/s. Parece muito? Já foi. As PCIe 2.0 hoje transmitem o dobro: correm, num slot 16x, até 8 GB/s. As PCIe 3.0 levarão o limite a 16 GB/s e assim sucessivamente. E o PCIe 4.0 já está sendo desenvolvido.
