Dica para você configurar e ligar o seu Hub, switche, bridge e roteador

O hub ou switch é simplesmente o coração da rede. Ele serve como um ponto central, permitindo que todos os pontos se comuniquem entre si. Todas as placas de rede são ligadas ao hub ou switch e é possível ligar vários hubs ou switches entre si (até um máximo de 7), caso necessário.
A diferença entre os hubs e switches é que o hub apenas retransmite tudo o que recebe para todos os micros conectados a ele, como se fosse um espelho. Isso significa que apenas um micro pode transmitir dados de cada vez e que todas as placas precisam operar na mesma velocidade, que é sempre nivelada por baixo. Caso você coloque um micro com uma placa de 10 megabits na rede, a rede toda passará a trabalhar a 10 megabits.
Os switches por sua vez são aparelhos muito mais inteligentes. Eles fecham canais exclusivos de comunicação entre o micro que está enviando dados e o que está recebendo, permitindo que vários pares de micros troquem dados entre si ao mesmo tempo. Isso melhora bastante a velocidade em redes congestionadas, com muitos micros. Outra vantagem dos switches é que eles permitem o uso do modo full-duplex (veja a seguir), onde são utilizados pares separados do cabo de rede para transmitir e para receber dados. Isso permite que os micros disponham de 100 ou 1000 megabits em cada sentido, agilizando as transmissões.
Hoje em dia, os hubs "burros" caíram em desuso. Quase todos à venda atualmente são "hub-switches", modelos de switches mais baratos, que custam quase o mesmo que um hub antigo. Depois destes, temos os switches "de verdade", capazes de gerenciar um número muito maior de portas, sendo, por isso, adequados a redes de maior porte.
Um switch pode operar de quatro formas. No sistema cut-through o switch inicia a retransmissão dos frames imediatamente após receber os headers (que contém os endereços de origem e de destino). Nesse modo o switch não faz nenhum tipo de verificação no frame, simplesmente o retransmite da forma como os dados foram recebidos. No modo store-and-forward o switch armazena o pacote na memória, realiza algumas verificações básicas e só então envia o pacote ao destinatário, descartando pacotes inválidos e solicitando retransmissão de pacotes corrompidos.
A vantagem do modo cut-through é a baixa latência, já que o switch executa muito pouco processamento e vai retransmitindo os dados do pacote conforme eles são recebidos. Entretanto, além da questão da estabilidade e melhor uso da banda da rede, o modo store-and-forward oferece uma vantagem importante, que é o fato de permitir que as portas do switch trabalham a diferentes velocidades, sem precisar reduzir a taxa de transmissão da porta mais rápida, limitando-a à da porta mais lenta.
Uma terceira tecnologia é a adaptative cut-through, disponível em modelos mais recentes. Nesse modo, o switch opera inicialmente em modo cut-through (para minimizar a latência), mas passa automaticamente a operar em modo store-and-forward caso detecte um grande volume de frames inválidos ou corrompidos, ou caso precise transmitir frames entre duas portas operando a diferentes velocidades (100 e 1000, por exemplo). No caso dos switches adaptative cut-through gerenciáveis, é possível também forçar um dos dois modos de operação.
Hoje em dia, o modo de operação do switch é mais uma opção de design do que uma diferença prática, pois em redes de 100 e 1000 megabits o tempo de latência é sempre muito baixo, independentemente do modo de operação. A maioria dos switches gigabit atuais operam com tempos de latência inferiores a 20 microsegundos (0.02 milisegundo), o que é uma necessidade, já que um switch lento não conseguiria encaminhar 1 gigabit de dados por segundo em primeiro lugar.
O quarto modo de operação, pouco relevante hoje em dia, é o fragment-free, onde o switch aguarda o recebimento dos primeiros 64 bytes do frame, certifica-se de que não ocorreu uma colisão e só então o retransmite. Este modo foi desenvolvido para minimizar a ocorrência de colisões, mas se tornou irrelevante com a popularização do modo full-duplex, onde é negociado um canal exclusivo de transmissão entre cada estação e o switch, eliminando o problema.
Tanto os "hub-switches", quanto os switches "de verdade" são dispositivos que trabalham no nível 2 do modelo OSI. O que muda entre as duas categorias é o número de portas e recursos. Os switches "de verdade" possuem interfaces de gerenciamento, que você acessa através do navegador em um dos micros da rede, que permitem visualizar diversos detalhes sobre o tráfego, descobrir problemas na rede e alterar diversas configurações, enquanto que os "hub-switches" são dispositivos burros.
Hoje em dia, existem ainda os "level 3 switches", uma categoria ainda mais inteligente de switches, que incorporam algumas características dos roteadores. Eles permitem definir rotas entre os diferentes micros da rede com base no endereço MAC ou endereço IP, criar redes virtuais (VLANs) e assim por diante.
O uso de VLANs permite dividir as portas do switch em dois ou mais switchs lógicos, que realmente funcionam como se fossem aparelhos separados, dando uma grande flexibilidade ao definir a topologia da rede.

Configuração de VLANs na interface de gerenciamento de um Netgear GS716T

Os switchs com interfaces de gerenciamento são genericamente chamados de "manageable switchs" (switches gerenciáveis) ou "fully managed switchs", enquanto os switchs mais simples são chamados de "unmanaged switchs" (switchs não-gerenciáveis).
Um exemplo de switch gerenciável de baixo custo é o Linksys SRW2008 que custa (no exterior) pouco mais de US$ 200. Nele, a interface de gerenciamento é acessível usando o navegador. Inicialmente ele fica disponível através do endereço "192.168.1.254" (você precisa configurar seu PC para um endereço dentro da mesma faixa para acessá-lo), mas o endereço pode ser alterado após o primeiro acesso. É possível também acessar a configuração do switch usando um cabo serial e um cliente de terminal, como o Hyper Terminal (no Windows) ou o Minicom (no Linux).

Linksys SRW2008

Existe ainda uma categoria de switchs intermediários, chamados de "smart switchs". Eles são switchs gerenciáveis de baixo custo, destinados a redes domésticas, que oferecem apenas um pequeno conjunto das opções disponíveis nos modelos fully managed, mas em troca custam menos. Duas características básicas disponíveis nos smart switchs são a possibilidade de criar redes virtuais e ativar o uso do QoS. O QoS permite priorizar o tráfego de determinados tipos de dados (streaming de vídeo, por exemplo) ou o tráfego de determinadas portas (a porta onde o servidor está conectado, por exemplo), evitando interrupções no fluxo de dados nos momentos de atividade intensa da rede.
Temos também os "stackable switchs" (switches empilháveis) que podem ser combinados para formar switches maiores. Eles normalmente são produzidos no formato 1U, de forma a serem instalados em racks para servidores:

Netgear FSM7328S, um exemplo de stackable switch

Se o objetivo fosse simplesmente obter mais portas, você poderia muito bem ligar vários switches baratos utilizando cabos de rede. Ligando três switches de 8 portas, você obteria um switch de 20 portas (4 das portas são sacrificadas para fazer a ligação) e assim por diante:

Antigamente, a ligação era feita usando cabos cross-over, ou utilizando a porta "uplink" do hub, mas nos hub-switches atuais você pode utilizar qualquer uma das portas e utilizar tanto cabos straight quanto cabos cross-over, pois o switch é capaz de detectar o tipo de cabo usado.
Esta configuração é apelidada de "daisy chain" e permite que você interconecte até 5 níveis de hubs ou de switches (o primeiro é ligado ao segundo, o segundo ao terceiro, o terceiro ao quarto e o quarto ao quinto) este limite existe por que as estações ligadas a um sexto switch excederiam o limite de repetições ao se comunicarem com as estações ligadas ao primeiro.
É possível interligar mais do que 5 switchs, desde que você ligue-os a um switch central. Você poderia ter, por exemplo, 8 switchs de 8 portas ligados às 8 portas do switch central, totalizando 56 portas disponíveis. O switch central passa então a ser chamada de "backbone switch", já que passa a ser a espinha dorsal da rede.
O problema é que nesse caso a comunicação entre os switches é feita na velocidade da rede, ou seja, a 100 ou 1000 megabits, o que cria um grande gargalo em situações onde vários micros (ligados a diferentes switches) precisem transmitir dados simultaneamente.
A principal vantagem dos stackable switchs é que eles possuem barramentos de comunicação dedicados (chamados de "stacking bus") para a comunicação entre os switches, que oferecem velocidades de transmissão muito mais elevadas, eliminando o gargalo:

Portas do stacking bus utilizado para interligar os switches. Neste modelo da Netgear, até 6 switchs podem ser interligados. Além de serem ligados um ao outro, o último é ligado ao primeiro, de forma a manter a comunicação caso um dos 6 falhe ou seja desligado.

Para cortar custos nos modelos mais baratos, é comum que o barramento dedicado seja substituído por uma ou mais portas do padrão Ethernet seguinte, que podem ser usadas para fazer a interligação entre os switches. Um switch com portas de 100 megabits pode incluir então uma porta uplink de 1000 megabits, por exemplo.
Além disso, eles permitem a conexão de um número maior de switches (atendendo a situações onde você precisa de um número muito grande de portas, como no caso de datacenters), além de recursos de gerenciamento e recursos extras, como a presença de algumas portas para cabos de fibra óptica, que podem ser utilizados para criar backbones de longa distância interligando os switches.
O Netgear FSM7328S da foto anterior, por exemplo, possui 24 portas de 100 megabits e 4 portas gigabit, que suportam o uso de cabos de par trançado ou de fibra óptica. O switch trabalha utilizando o modo store and forward, de forma que as conexões envolvendo portas de velocidades diferentes não são niveladas por baixo. Um servidor ligado a uma das portas gigabit poderia (na ausência de outros gargalos, como a taxa de transferência do HD ou overhead do protocolo) atender 10 clientes ligados às portas de 100 megabits, enviando 100 megabits de dados para cada um, simultaneamente.

Manutenção Avançada - Endereços de IRQ, DMA e I/O

Os endereços de IRQ são interrupções de hardware, canais que os dispositivos podem utilizar para chamar a atenção do processador.Na maioria das situações, o sistema operacional simplesmente chaveia entre os aplicativos ativos, permitindo que ele utilize o processador durante um determinado espaço de tempo e passe a bola para o seguinte. Como o processador trabalha a uma frequência de clock muito alta, o chaveamento é feito de forma muito rápida, dando a impressão de que todos realmente estão sendo executados ao mesmo tempoNo caso dos processadores dual-core, temos na realidade dois processadores, de forma que dois threads podem ser processados simultaneamente, mas o princípio continua o mesmo, já que em um PC típico temos um número sempre muito maior de aplicativos ativos.Muitas operações, entretanto, não podem esperar. O exemplo mais típico são os caracteres digitados no teclado e os movimentos do mouse, que precisam ser interpretados rapidamente pelo sistema, mesmo enquanto o PC está executando tarefas pesadas, mas existem muitas outras operações que precisam de atenção semelhante, incluindo as transferências de dados recebidos através da placa de rede, operações de leitura e escrita nos HDs e assim por diante.A placa de rede, por exemplo não pode ficar simplesmente esperando que cheque a sua vez dentro do sistema multitarefa, pois isso retardaria a transmissão dos pacotes, aumentando o ping e reduzindo a taxa de transmissão da rede.É neste ponto que entram os endereços de IRQ. Ao ser avisado através de qualquer um destes canais, o processador imediatamente pára qualquer coisa que esteja fazendo e dá atenção ao dispositivo, voltando ao trabalho logo depois. Cada endereço é uma espécie de campainha, que pode ser tocada a qualquer momento. Se não fossem pelos endereços de IRQ, o processador não seria capaz de ler as teclas digitadas no teclado, nem os clicks do mouse, a sua conexão pararia toda vez que abrisse qualquer programa e assim por diante.Em PCs antigos, os endereços de IRQ não podiam ser compartilhados entre os dispositivos, o que freqüentemente causava problemas, já que existem apenas 16 endereços de IRQ disponíveis. Sempre que os endereços de IRQ se esgotavam (pela instalação de muitos periféricos) ou dois dispositivos eram configurados para utilizar o mesmo endereço, tínhamos os famosos conflitos, que faziam com ambos os dispositivos deixassem de funcionar corretamente.Atualmente, os conflitos relacionados aos endereços de IRQ são muito raros, pois as placas atuais suportam diversos sistemas de compartilhamento e atribuição automática de endereços. No caso das placas PCI, por exemplo, o controlador PCI passa a centralizar as requisições enviadas por todas as placas instaladas, de forma que todas possam utilizar um único endereço. Isto é possível por que as placas passam a enviar as requisições para o controlador e apenas ele entra em contrato direto com o processador.De qualquer forma, é importante entender como o sistema funciona, de forma que você possa solucionar conflitos que eventualmente apareçam, além de aprender a se virar ao dar manutenção em PCs antigos.Para variar, tudo começa com o PC original, aquele lançado em 1981. Ele tinha apenas 8 endereços de IRQ, numerados de 0 a 7. Isso acontecia por que ele ainda era baseado no processador 8088, que apesar de ser internamente um processador de 16 bits, utilizava um barramento de apenas 8 bits para comunicar-se com os periféricos. Com isto, tinha apenas 8 IRQs.Os 8 endereços disponíveis ficavam geralmente configurados da seguinte forma:
IRQ 0 - Sinal de clock da placa mãeIRQ 1 – TecladoIRQ 2 – LivreIRQ 3 - COM 2IRQ 4 - COM 1IRQ 5 - Disco RígidoIRQ 6 - Drive de disquetesIRQ 7 - Porta paralelaO número do endereço de IRQ indica também a sua prioridade, começando do 0 que é o que tem a prioridade mais alta. Não é à toa que o IRQ 0 é ocupado pelo sinal de clock da placa mãe, pois é ele quem sincroniza o trabalho de todos os componentes, inclusive do processador.Logo depois vem o teclado, que ocupa o IRQ 1. Veja que o teclado é o dispositivo com um nível de prioridade mais alto, para evitar que as teclas digitadas se percam. Isso pode parecer desnecessário, já que um processador atual processa bilhões de operações por segundo e dificilmente alguém digita mais do que 300 ou talvez 400 teclas por minuto, mas, na época do XT, as coisas não eram assim tão rápidas.Em seguida vêm os demais periféricos, como as portas seriais e o drive de disquetes. A IRQ2 ficava livre para a instalação de um periférico qualquer. Na verdade, na maioria das vezes o 5 também ficava livre, pois os HDs não eram algo muito comum naquela época.A partir do 286, houve uma evolução neste esquema, pois finalmente os PCs passaram a ter 16 endereços de IRQ, numerados de 0 a 15, como nos dias de hoje. Como quase todas as evoluções na família PC, foi preciso manter compatibilidade com o padrão anterior, para que as placas para XT pudessem funcionar nos PCs 286 em diante.Assim, resolveram manter o controlador de IRQs original para que tudo continuasse funcionando da mesma maneira que antes e simplesmente adicionar um segundo controlador para obter os 8 novos endereços. Este segundo controlador passou a ser ligado no IRQ 2, que costumava ficar livre. Todos os pedidos de interrupção dos periféricos ligados aos endereços entre 8 e 15, controlados pelo segundo controlador, passam primeiro pelo IRQ 2, para só depois chegar ao processador. Isto é chamado de cascateamento de IRQs.Dá para notar duas coisas neste esquema. Em primeiro lugar que o IRQ 2 não pode mais ser utilizado por nenhum periférico. Caso fosse instalado um modem ISA, por exemplo, configurado através dos jumpers para utilizar o IRQ 2, ele seria remapeado para o IRQ 9. Ou seja, na prática, não temos 16 endereços de IRQ, mas apenas 15.Em segundo lugar, como o segundo controlador está ligado ao IRQ 2, todas as placas que utilizarem os endereços de 8 a 15, terão prioridade sobre as que usarem os IRQs de 3 a 7, pois, do ponto de vista do processador, estão ligadas ao IRQ 2, que é por onde todos os pedidos chegam a ele:

Este seria um exemplo de configuração comum de endereços em um PC da era Pentium baseado em uma placa mãe soquete 7:
IRQ 0 - Sinal de clock da placa mãe (fixo)IRQ 1 - Teclado (fixo)IRQ 2 - Cascateador de IRQs (fixo)IRQ 3 - Porta serial 2IRQ 4 - Porta serial 1IRQ 5 - LivreIRQ 6 - Drive de disquetesIRQ 7 - Porta paralela (impressora)IRQ 8 - Relógio do CMOS (fixo)IRQ 9 - Placa de vídeoIRQ 10 - LivreIRQ 11 - Controlador USBIRQ 12 - Porta PS/2IRQ 13 - Coprocessador aritmético (fixo)IRQ 14 - IDE PrimáriaIRQ 15 - IDE SecundáriaVeja que com apenas a placa de vídeo e os dispositivos da placa mãe, já sobravam apenas dois endereços de IRQ disponíveis. Ao adicionar uma placa de som e um modem, todos os endereços estariam ocupados, não dando mais margem de expansão para uma placa de rede ou uma placa SCSI por exemplo. A solução seria desabilitar dispositivos que não estivessem sendo usados, como por exemplo, a segunda porta serial, a porta PS/2, o controlador USB, etc. Mas, de qualquer forma, logo chegaria o ponto em que não haveria mais nada a ser desabilitado.Este problema começou a tornar-se cada vez mais evidente, à medida que mais e mais periféricos começaram a tornar-se padrão. Os únicos periféricos "de fábrica" em um 286 eram o monitor e o teclado, todo o restante era opcional. Em um PC atual temos um número muito maior de dispositivos, a começar pelos componentes onboard.Felizmente, pensaram neste problema quando desenvolveram o barramento PCI, incluindo o recurso de PCI Steering, que permite que dois, ou mais periféricos PCI compartilhem o mesmo endereço de IRQ. Neste caso, o controlador PCI passa a atuar como uma ponte entre os periféricos e o processador. Ele recebe todos os pedidos de interrupção, os encaminha para o processador e, ao receber as respostas, novamente os encaminha para os dispositivos corretos. Como o controlador é o único diretamente conectado ao processador é possível ocupar apenas um endereço de IRQ. Do lado do software, o PCI Steering passou a ser suportado a partir do Windows 95 OSR/2, além de ser suportado, por parte do Kernel, praticamente desde as primeiras versões do Linux.Nem todos os dispositivos PCI suportam trabalhar desta maneira, mas a grande maioria funciona sem problemas. No Windows, você pode verificar a distribuição dos endereços dentro do Painel de Controle > Sistema > Hardware > Gerenciador de Dispositivos. Na janela principal, clique no Exibir > Recursos por tipo.No screenshot abaixo, temos um PC antigo, rodando o Windows 2000, onde as duas placas de rede e a placa de som compartilhando o IRQ 9:

Além do barramento PCI, outros barramentos usados atualmente permitem compartilhar um único IRQ entre vários periféricos. O USB é um bom exemplo, o controlador ocupa um único IRQ, que é compartilhado entre todas as portas USB e todos os dispositivos conectados a elas. Mesmo que a sua placa mãe tenha 6 portas USB e você utilize todas, terá ocupado apenas um endereço.Caso você utilizasse apenas periféricos USB, incluindo o mouse, impressora, scanner, etc. poderia desabilitar todas as portas de legado da sua placa mãe: as duas portas seriais, a porta paralela e a porta PS/2, o que liberaria 4 endereços de IRQ.No caso de placas mãe com duas interfaces IDE, cada uma ocupa dois endereços (por padrão o 14 e o 15). Mas, caso você não pretenda usar a IDE secundária, sempre existe a possibilidade de desabilitá-la no Setup. Todas estas opções aparecem na sessão "Integrated Peripherals".Com todas estas facilidades, ficava fácil ter um sistema com vários IRQs livres, como no exemplo abaixo:

IRQ 0 - Sinal de clock da placa mãe (fixo)

IRQ 1 - Teclado (fixo)

IRQ 2 - Cascateador de IRQs (fixo)

IRQ 3 - Livre (serial 2 desativada)

IRQ 4 - Modem

IRQ 5 - Livre

IRQ 6 - Drive de disquetes

IRQ 7 - Livre (porta paralela desativada)

IRQ 8 - Relógio do CMOS (fixo)

IRQ 9 - Placa de som, placa de rede (1), placa de rede (2)

IRQ 10 - Placa de vídeo

IRQ 11 - Controlador USB (Mouse, impressora e scanner)

IRQ 12 - Porta PS/2

IRQ 13 - Coprocessador aritmético

IRQ 14 - IDE Primária

IRQ 15 - Livre (IDE Secundária desativada)Todos estes dispositivos e ainda 4 endereços de IRQ livres não soam nada mal.

Na verdade, a escassez de endereços de IRQ é um problema muito menor hoje em dia do que já foi no passado. Antigamente era preciso configurar manualmente o endereço a ser usado por cada placa e não havia como compartilhar um IRQ entre dois periféricos como temos hoje. Um jumper no lugar errado era o suficiente para o modem ou a placa de som entrarem em conflito com alguém e pararem de funcionar.Hoje em dia, todas as placas novas são PCI, o que naturalmente significa que são plug and play. Basta espeta-las para que o BIOS atribua automaticamente um endereço. Usando apenas placas PCI, você terá conflitos apenas caso realmente todos os IRQs estejam ocupados.Mas nem tudo está resolvido. Apesar dos conflitos ao se usar apenas placas PCI sejam raríssimos, ainda estão em uso muitos PCs antigos com placas ISA. É aí que as coisas podem complicar um pouco.Existem dois tipos de placas ISA: as ISA Plug-and-Play e as placas de legado (Legacy ISA). As primeiras, que começaram a aparecer ainda na época do 486, tem seus endereços configurados automaticamente pelo BIOS, mas não são capazes de compartilhar IRQs como as placas PCI.O sistema de plug-and-play utilizado nelas funciona de forma limitada, de forma que elas ainda podem entrar em conflito com periféricos PCI, mesmo que existam alguns endereços livres. Neste caso, você pode alterar manualmente o endereço a ser usado pela placa ISA através do gerenciador de dispositivos do Windows, basta clicar sobre o ícone do dispositivo, acessar as propriedades e abrir a guia de recursos.Já nas placas Legacy ISA, é preciso configurar os endereços de IRQ manualmente, através de jumpers, ou então usando um software que acompanha a placa (o que é muito comum em placas de rede ISA). Uma vez configurada para usar um endereço, a placa irá entrar em conflito com qualquer dispositivo que tente usá-lo. Para complicar, o BIOS não enxerga as placas de legado, de forma que existe a possibilidade de que ele atribua o mesmo endereço para algum dispositivo plug-and-play, gerando um conflito.Para evitar este problema, é preciso reservar manualmente os endereços de IRQ e DMA ocupados por periféricos ISA de legado através da sessão "PNP/PCI Setup" do CMOS Setup. É o tipo de coisa com a qual você não precisa se preocupar em um PC atual (que não possuem sequer slots ISA), mas que era uma necessidade a duas gerações atrás.Caso o PC tivesse instalado um modem ISA, configurado para utilizar o IRQ 7, por exemplo, você precisava marcá-lo com a opção "Legacy ISA" no Setup. Na foto abaixo temos a sessão "PnP/PCI" do Setup de uma placa mãe com BIOS Award. Veja que cada endereço de IRQ pode ser configurado separadamente:

A opção default é não reservar os endereços, deixando-os livres para o uso de qualquer dispositivo PnP. Para reservar um endereço, basta alterar a opção. Lembre-se de reservar apenas os endereços necessários, pois ao reservar um endereço ele deixa de estar disponível para as placas plug-and-play.Existe mais um ponto interessante sobre as placas ISA, que é o fato de existirem tanto placas ISA de 8 bits, quanto placas de 16 bits. É fácil diferenciá-las, pois as placas de 8 bits utilizam apenas a primeira parte do encaixe. As placas de 8 bits utilizam exatamente o mesmo barramento que era usado no XT, o que significa que estas placas enxergam apenas os IRQs de 0 a 7. Este é o caso por exemplo de muitos modems ISA.Neste caso não existe muito segredo, caso todos os seus IRQs de 0 a 7 já estejam ocupados, o jeito será mudar o endereço de um dos dispositivos, dando lugar ao modem. Você pode simplesmente reservar no Setup o endereço que esteja sendo usado por uma placa plug-and-play que esteja instalada, assim da próxima vez que iniciar o micro, o BIOS se encarrega de dar outro endereço para ela, deixando o modem em paz.Toda a configuração de endereços feita perlo BIOS é armazenado numa área do CMOS, chamado ESCD. Em casos onde o BIOS não detecte um dispositivo recém-instalado ou onde ele insista em assinar o mesmo endereço para duas placas que não suportam o PCI Steering, causando um conflito, existe a opção de limpar o ESCD. Isto fará com que o BIOS precise reconfigurar o endereços de todas as placas, partindo do zero. Para limpar o ESCD, basta acessar o Setup e ativar a opção "Force Update ESCD" ou "Reset onfiguration data".

Configuração do Setup

Quando você liga o micro, o primeiro software que é carregado é o BIOS da placa-mãe, que faz a contagem da memória RAM, realiza uma detecção rápida dos dispositivos instalados e por fim carrega o sistema operacional principal a partir do HD, CD-ROM, pendrive, disquete, rede, ou outra mídia que estiver disponível. Este procedimento inicial é chamado de POST (Power-on self test).O POST tem duas funções básicas: detectar o hardware instalado e atribuir endereços de IRQ, endereços de I/O e outros recursos e verificar se os componentes básicos (processador, memória, placa de vídeo e circuitos de comunicação) estão funcionando como deveriam. Quando é encontrado algum erro grave, como blocos defeituosos logo nos primeiros endereços da memória RAM, defeitos no processador ou em componentes essenciais do chipset da placa mãe, o BIOS emite o código de avisos sonoros referente ao problema e paralisa o boot.Além da função de "dar a partida", o BIOS oferece uma série de rotinas de acesso ao vídeo, HDs e outros periféricos, que podem ser usados pelo sistema operacional. Hoje em dia, tanto o Windows quanto o Linux acessam o hardware através de drivers especializados, mas na época do MS-DOS as rotinas do BIOS eram importantes.Segamos então ao Setup, um programa de configuração para os parâmetros do BIOS. Nos primeiros PCs, o BIOS era um aplicativo realmente separado, que precisava ser carregado através de um disquete de boot, mas a partir dos micros 386 ele passou a fazer parte do BIOS principal.As opções configuráveis através do Setup variam muito de acordo com o tipo de placa e a que público ela é destinada. Temos desde notebooks, com conjuntos incrivelmente limitados de opções, até placas destinadas a entusiastas, com mais de 20 opções só para ajustar os tempos de acesso da memória.Assim como todo software, tanto o BIOS quanto muitas vezes o próprio Setup possuem bugs, em muitos casos graves. É normal que qualquer fabricante respeitável disponibilize um conjunto de atualizações para o BIOS de uma placa popular. Em geral, a ausência de atualizações de BIOS disponíveis não é um sinal de que as placas não possuem problemas, mas simplesmente que o fabricante não se dá ao trabalho de corrigí-los.O BIOS é quase sempre escrito em assembly, muitas vezes com módulos escritos em C. Por ser um programa complexo, que possui diversas camadas de legado, acumuladas desde o PC original, o BIOS de uma placa-mãe típica é um software cada vez mais caro e difícil de se manter.Existe atualmente cada vez mais pressão em torno do desenvolvimento de um sistema mais elegante, que possa desempenhar as funções dos BIOS atuais com mais elegância e abrir espaço para a introdução de novos recursos.Uma tecnologia já em uso é o EFI (Extensible Firmware Interface), usada em placas-mãe para o Intel Itanium e também nos Macs com processadores Intel. O EFI utiliza uma arquitetura modular, bem mais limpa e eficiente, que permite o uso de módulos personalizados para os dispositivos de cada-placa mãe, mantendo (opcionalmente) compatibilidade com o sistema antigo. No caso dos Macs, esta camada de compatibilidade é desativada (de forma a dificultar a vida de quem pretende instalar Linux ou Windows em dual boot com o MacOS) mas, no caso de placas avulsas, o EFI viria com o modo de compatibilidade ativado, permitindo rodar qualquer sistema.Existe ainda um projeto para substituir o BIOS da placa-mãe por uma versão compacta do Kernel do Linux, que executa as mesmas funções, mas de uma forma mais confiável e flexível. Você pode obter mais informações sobre ele e sobre as placas suportadas no: http://www.linuxbios.org/.Voltando ao BIOS, depois de fazer seu trabalho, o BIOS carrega o sistema operacional, lendo o primeiro setor do disco rígido o "Master Boot Record" (MBR), também conhecido como trilha zero ou trilha MBR. No MBR vai o gerenciador de boot, um pequeno software encarregado de dar a partida no sistema operacional. O gerenciador de boot usando o Windows XP e Vista é chamado de NTLDR, enquanto no Linux o mais usado é o Grub. Na verdade, no MBR mesmo vai apenas um bootstrap, um pequeno software que instrui o BIOS a carregar o executável do gerenciador de boot, armazenado em um ponto específico do HD. O MBR propriamente dito ocupa um único setor do HD (apenas 512 bytes), de modo que não é possível armazenar muita coisa diretamente nele.Como pode ver, o BIOS não se preocupa em detectar qual sistema operacional está instalado no HD, nem muito menos tentar ler o sistema de arquivos em que ele (o HD) está formatado. Tudo o que ele faz é ler o setor de boot do HD e deixar que o gerenciador de boot faça seu trabalho. Se isso não for possível, ele exibe a fatídica mensagem "No boot device available", ou similar e espera que você resolva o problema. :)Na grande maioria dos casos, pressionamos a tecla "Del" durante o início do boot para acessar o Setup. Nos notebooks é usada normalmente a tecla "F2", mas (embora relativamente raro) existem casos onde a tecla de atalho é "Esc", "F1", "F8", "F10", "Ins" ou mesmo combinações de teclas, como "Ctrl+Esc", "Alt+Esc", "Ctrl+Alt+Esc", "Ctrl+Alt+Enter" ou "Ctrl+Alt+F2".Desde a década de 90, o mercado de desenvolvimento de BIOS é dividido entre a AMI (a mais usada atualmente), Award e a Phoenix (usada predominantemente em notebooks). Como era de se esperar, cada um dos três utiliza uma interface um pouco diferente para o Setup, mas as opções propriamente ditas dependem mais do fabricantes da placa do que da marca do BIOS. Os notebooks são geralmente os mais pobres em opções, já que são configurações prontas, onde não se espera que você altere muitos componentes ou faça overclock.Esta é a interface mais tradicional, usada tanto em BIOS da Award, quanto da AMI e até mesmo em alguns da Phoenix, onde as opções são divididas em menus. Você navega entre as opções usando as setas, Enter e Esc e altera as opções dentro das seções pressionando Enter e escolhendo o valor desejado dentro de um submenu com as opções disponíveis:

Durante a década de 1990, a AMI utilizou uma interface gráfica, onde você usava o mouse para navegar entre as opções. Apesar de ser considerada mais fácil por alguns, essa interface acabou não pegando e foi substituída pela interface baseada em abas utilizada atualmente. Nela, você usa as setas para a direita e esquerda para alternar entre as seções, as setas para cima e para baixo, além de Enter e Esc para navegar entre as opções e acessar os submenus e altera as opções usando + e -.

Em ambas as interfaces, você pode salvar e sair usando a tecla F10, ou sair sem salvar pressionando Esc na tela principal. As configurações do Setup são salvas no CMOS, a área de memória volátil dentro do chip com o BIOS. É justamente isso que permite que as configurações sejam apagadas ao mudar a opção do jumper ou ao retirar a bateria, o que permite "destravar" a placa ao tentar um overclock mais extremo ou usar qualquer opção que faça o micro passar a travar durante o POST, sem que você tenha chance de acessar o Setup para restaurar a configuração anterior.A seção mais básica é a "Main" ou "Standard CMOS Setup" que permite ajustar o relógio do sistema e conferir a detecção dos HDs. Além de ser ajustado manualmente através do Setup, o relógio do sistema pode ser ajustado via software, o que é feito automaticamente pela maior parte dos programas que acertam o relógio do sistema via internet. De qualquer forma, é sempre importante acertar o relógio ao montar o micro, antes de instalar o sistema operacional.Existe também a opção "Legacy Diskette A", usada para indicar se um drive de disquetes está instalado. Use "1.44M, 3.5 in." caso tenha um drive instalado, ou "Disabled" se não tiver nenhum. Apesar de poucos ainda utilizarem drives de disquetes (pelo menos em micros novos) eles ainda são necessários em muitos casos para carregar drivers da porta SATA ou RAID ao instalar o Windows XP. O problema foi resolvido apenas com o Vista, onde os drivers podem ser carregados também a partir de um CD-ROM ou pendrive.Antigamente, a detecção dos HDs era feita através da opção "IDE HDD Auto Detection" presente no menu principal do Setup, mas em placas atuais a detecção dos HDs é feita automaticamente durante o POST e os HDs presentes aparecem dentro da seção:

Placas-mãe, barramentos, chipsets e configuração do Setup

A placa-mãe não é apenas o componente mais importante do PC, mas também o que concentra o maior número de componentes. Pela enorme quantidade de chips, trilhas, capacitores e encaixes, a placa-mãe também é o componente que, de uma forma geral, mais dá defeitos, perdendo (possivelmente) apenas para os HDs. O principal componente da placa-mãe é o chipset, que é o principal responsável pelos recursos disponíveis, barramentos suportados e pela maior parte dos componentes onboard, mas, além dele, temos uma infinidade de outros componentes, incluindo chips controladores menores, reguladores de tensão, capacitores, resistores e o próprio PCB da placa. Comandando tudo isso temos o BIOS, que é, por sua vez, configurado através do Setup. Este guia reúne tudo o que você precisa para entender como tudo isso funciona.

Placas-mãe, uma introdução

Componentes e formatos das placas-mãe - PCB, capacitores, resistores, reguladores de tensão e outros componentes - BIOS, CMOS e upgrade de BIOS - AT, ATX, mini-ITX e outros formatos de placas

Barramentos - ISA - MCA e EISA - VLB - PCI - PC-Card (PCMCIA) - AMR e CNR - AGP, AGP-Pro, AGP-Express, AGI e Ultra-AGPII

PCI Express - Como o PCI Express funciona - Expresa-Mini e ExpressCard - PCI Express 2.0

USB, Firewire e DVI

Chipsets e placas - Introdução e história dos chipsets - Chipsets para placas soquete 7 - Chipsets para o Pentium II e Pentium III

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