A história dos barramentos de expansão do PC (Parte 3 - Barramento VLB)

Saudações caríssimos leitores! Dando prosseguimento à nossa série sobre os barramentos de expansão do padrão PC, na presente parte abordarei outro barramento que marcou época, o VLB. Como sempre lhes desejo uma boa leitura!

Placa de vídeo VLB

O contexto histórico

Conforme vimos na segunda parte deste especial, no final da década de 1980 o PC estava diante de uma encruzilhada com relação à sua expansibilidade, que era severamente limitada pela baixa performance do barramento ISA. Duas alternativas para este problema surgiram: o barramento MCA desenvolvido pela IBM para a sua linha de computadores PS/2 e o EISA, idealizado por um consórcio de fabricantes de PCs sob a batuta da Compaq.

Porém nenhum dos dois provou ser uma solução definitiva: o MCA era fechado e proprietário, portanto não teve presença significativa nos PCs, enquanto que o EISA, apesar de mostrar uma certa evolução em relação ao ISA, ainda não era uma resposta definitiva às questões de performance e taxa de transferência, bem como também não teve uma adoção unânime entre os fabricantes de PCs e placas mãe.

Em 1989 com o lançamento do processador 80486 a falta de um barramento de expansão adequado para os PCs ficou ainda mais evidenciada. O 80486 foi um processador bastante avançado para a época, porém a maioria das placas mãe disponíveis no seu lançamento contavam apenas com slots ISA, o que era um grande limitador do desempenho: para citar um exemplo, mesmo um então moderno e rápido 80486 DX de 32 bits e 33 Mhz acessava os demais dispositivos do sistema através do barramento ISA de 16 bits e 8 Mhz, um gargalo incrível!

Barramento VLB

Uma das aplicações mais prejudicadas pela lentidão do barramento ISA sem sombra de dúvida era o vídeo, o que limitava severamente a experiência dos PCs com os cada vez mais utilizados recursos multimídia de vídeos, imagens e jogos. A VESA (Video Electronics Standards Association, ou Associação de Padrões Eletrônicos de Vídeo), associação que englobava inúmeros fabricantes de dispositivos e aparelhos de vídeo, se cansou de esperar que algum barramento de alto desempenho fosse proposto e decidiu desenvolver o seu próprio, que acabou sendo chamado de VLB (VESA Local Bus, ou Barramento Local VESA).

Placa mãe Soquete 3 (para 80486) com slots VLB

Introduzido em 1992 o barramento VLB era inicialmente voltado para placas de vídeo, mas acabou sendo também utilizado por vários outros tipos de placas adaptadoras, tais como controladoras de disco e Super I/O. Fisicamente o VLB acrescenta um segundo slot ao tradicional slot ISA ou EISA, mantendo total compatibilidade com estas placas porém sem limitações de performance oriundas deste fator como ocorreu com o EISA - a seção ISA da placa adaptadora VLB lida com o endereçamento de I/O apenas.

Detalhe dos slots VLB (na cor marrom), associados com slots ISA de 16 bits

Placa Multi I/O VLB

O VLB foi desenvolvido especialmente para o processador 80486 e está conectado diretamente no barramento local deste processador, utilizando a mesma frequência de operação e largura de dados de 32 bits. Desta forma a sua taxa de transferência máxima teórica depende da frequência do barramento externo do processador. A tabela abaixo mostra as taxas de transferência do VLB calculadas conforme as frequências do barramento local utilizadas por diversos modelos do processador 80486:


Note que na maioria dos 80486 a frequência do barramento local é a mesma do processador em si. Por exemplo, o 486 DX-33 possui frequência do barramento local de 33 MHz. As exceções são os modelos DX2 e DX4, onde é aplicado o conceito de multiplicação de clock. O 486 DX2-50 possui o barramento local operando em 25 MHz (com multiplicador 2 para obter a sua frequência de operação), enquanto que o DX2-66 opera em 33 MHz, mesma frequência do DX4-100 que possui o multiplicador 3 (3 X 33 = 99 MHz).

Olhando a tabela é fácil perceber que mesmo quando a frequência do barramento local é de apenas 25 Mhz o VLB obtêm uma taxa máxima de transferência de 100 MB/s, muito acima dos 32 MB/s do EISA e dos 16 MB/s do ISA de 16 bits. Isto fez com que o VLB tivesse um sucesso instantâneo sendo largamente adotado por praticamente todos os fabricantes.

Limitações

Porém o projeto peculiar do barramento VLB possui algumas limitações que foram determinantes para o declínio do padrão. A primeira delas é em relação ao seu design: por introduzir um segundo slot alinhado ao ISA as placas adaptadoras VLB possuem grandes dimensões, fazendo com que problemas de mal-contato fossem comuns, além da grande dificuldade para a inserção e remoção da placa (casos de quebra da placa e/ou do slot não eram raros na época). Em função disto o VLB recebeu o nada honroso apelido de Very Long Bus, ou Barramento Muito Longo. :-)

Outra restrição diz respeito à duas questões que afetam a escalabilidade do VLB: a primeira delas é que as placas adaptadoras deste padrão são bastante complexas (afinal das contas elas tem que lidar com dois padrões de barramentos distintos, o ISA e o próprio VLB) e possuem um consumo elétrico alto, o que leva o regulador de tensão da placa mãe (e em alguns casos também a fonte de alimentação) ao limite. Na época eram comuns os casos onde o sistema como um todo não ficava estável quando mais uma placa VLB era adicionada, pelo grande consumo elétrico.

A segunda questão quanto à escalabilidade refere-se ao fato do VLB estar conectado diretamente ao barramento local do processador e utilizar a mesma frequência de operação deste. Haviam algumas recomendações informais na época: no caso do barramento externo de 33 MHz era recomendado instalar no máximo três placas VLB, e duas para o barramento operando em 40 MHz (isto desconsiderando o consumo elétrico). No caso do barramento local de 50 MHz (utilizado apenas pelo processador 80486 DX-50) recomendava-se a utilização de apenas uma placa VLB, e ainda assim com possíveis problemas de estabilidade.

Mas a principal limitação do VLB, que decretou o final da sua vida útil, reside no fato do mesmo ter sido projetado especificamente para o barramento local do processador 80486 (que opera a 32 bits), o que tornava necessário a adequação do padrão para cada novo tipo de processador - isto ficou visível no lançamento do Pentium em 1993, cujo barramento local de 64 bits era totalmente incompatível com o VLB. Uma versão do VLB para o barramento local do Pentium até chegou a ser desenvolvida às pressas mas praticamente não foi utilizada.

Concluindo, o barramento VLB foi um grande sucesso mas por um período muito curto de tempo. Apesar de inegavelmente ter resgatado as possibilidades de expansão do PC para tarefas de alto desempenho, as suas limitações se mostraram fatais para a continuidade do padrão. Um grande abraço e até a próxima postagem!

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