AGP

Embora seja mais recente que o PCI e tenha sido largamente utilizado, o AGP é atualmente um barramento em vias de extinção, devido à popularização do PCI-Express. Desde o final de 2006, placas novas com slots AGP são um item raro, com exceção de algumas placas da PC-Chips, ECS e Phitronics.

A idéia central do AGP é ser um barramento rápido, feito sob medida para o uso das placas 3D de alto desempenho. A versão original do AGP foi finalizada em 1996, desenvolvida com base nas especificações do PCI 2.1. Ela operava a 66 MHz, permitindo uma taxa de transferência teórica de 266 MB/s.

Na época, as placas 3D ainda eram bastante primitivas, de forma que ainda não existia uma demanda tão grande por um barramento mais rápido. Por causa disso, o AGP demorou um pouco para se popularizar. O primeiro chipset com suporte a ele foi o Intel i440LX, lançado no final de 1997, e a adoção ocorreu de forma gradual durante 1998 e 1999.

O padrão AGP inicial não chegou a ser muito usado, pois em 1998 surgiu o padrão AGP 2X, que mantém a freqüência de 66 MHz, mas introduz o uso de duas transferências por ciclo (assim como nas memórias DDR), dobrando a taxa de transferência.

Em seguida foi introduzido o AGP 4X e o 8X, que realizam, respectivamente, 4 e 8 transferências por ciclo, atingindo taxas de transferência teóricas de 1066 e 2133 MB/s.

O desempenho de uma placa 3D é fortemente atrelado à velocidade de acesso à memória. Mais de 95% das informações que compõem uma cena 3D de um game atual são texturas e efeitos, que são aplicados sobre os polígonos. As texturas são imagens 2D, de resoluções variadas que são “moldadas” sobre objetos, paredes e outros objetos 3D, de forma a criar um aspecto mais parecido com uma cena real.

A velocidade do barramento AGP é importante quando o processador precisa transferir grandes volumes de texturas e outros tipos de dados para a memória da placa de vídeo, quando a memória da placa se esgota e ela precisa utilizar parte da memória principal como complemento e também no caso de placas de vídeo onboard, que não possuem memória dedicada e, justamente por isso, precisam fazer todo o trabalho usando um trecho reservado da memória principal.

Naturalmente, tudo isso também pode ser feito através do barramento PCI. O problema é que a baixa velocidade faz com que a queda no desempenho seja cada vez maior, conforme cresce o desempenho da placa de vídeo.

Durante muito tempo, fabricantes como a nVidia e a ATI continuaram oferecendo suas placas também em versão PCI, mas a partir de um certo ponto, a diferença de desempenho entre as duas versões passou a ser tamanha que, por mais que ainda existisse uma certa demanda, as placas PCI foram sumariamente descontinuadas.

Outra vantagem do AGP é que o barramento é reservado unicamente à placa de vídeo, enquanto os 133 MB/s do barramento PCI são compartilhados por todas as placas PCI instaladas.

Note que existe uma diferença entre barramento e slot. Uma placa de vídeo onboard é apenas um chip instalado na placa-mãe, ou mesmo um componente integrado diretamente ao chipset e não uma “placa” propriamente dita. Mesmo assim, ela pode ser ligada ao barramento AGP, utilizando uma conexão interna. É muito comum ainda que a placa-mãe inclua um chipset de vídeo onboard e, ao mesmo tempo, um slot AGP, que permite instalar uma placa offboard. Neste caso, entretanto, a placa onboard é desativada ao instalar uma placa offboard, já que o AGP não pode ser compartilhado pelas duas placas.

Assim como no caso do barramento PCI, a freqüência do barramento AGP está atrelada à freqüência de operação da placa-mãe, de forma que, ao fazer overclock aumentando a freqüência do FSB, a freqüência do barramento AGP sobe na mesma proporção, o que, a partir de um certo ponto pode causar problemas de estabilidade. Entretanto, aumentar a freqüência do AGP não tem uma relação direta com o desempenho da placa de vídeo, pois as placas atuais utilizam um circuito de clock próprio e por isso não são influenciadas por mudanças na freqüência do barramento. Aumentando a freqüência do AGP, melhoramos apenas o fluxo de dados entre a placa de vídeo, memória e processador, o que tem pouco efeito nas placas atuais, com slots AGP 4X ou 8X.

Além da questão da velocidade, existe também a questão da tensão utilizada. O padrão AGP 1.0 previa placas AGP 1X e 2X, que utilizam tensão de 3.3V. O padrão AGP 2.0, finalizado em 1998, introduziu o AGP 4X e a tensão de 1.5V (utilizada pelas placas atuais), quebrando a compatibilidade com o padrão antigo.

Placas de vídeo que utilizam sinalização de 3.3V (como a nVidia TNT2, à esquerda na foto a seguir) possuem o chanfro do encaixe posicionado ao lado esquerdo, enquanto nas placas que utilizam 1.5V, ele é posicionado à direita.

A maioria das placas AGP fabricadas de 2003 em diante são “universais” e podem ser utilizadas tanto nas placas-mãe antigas, com slots de 3.3V, quanto nas placas com slots de 1.5V. Elas possuem os dois chanfros (como a ATI Radeon, à direita na foto), o que permite que sejam encaixadas em qualquer slot:

Placa AGP de 3.3V e placa AGP universal

A mesma distinção existe no caso das placas-mãe. Placas antigas, que utilizam slots de 3.3V possuem o chanfro à esquerda, enquanto as placas com slots de 1.5V utilizam o chanfro posicionado à direita, como nestes dois exemplos:

Placa com slot AGP de 3.3V e placa com slot de 1.5V

Existem ainda placas com slots AGP universais, em que o slot não possui chanfro algum e por isso permite a instalação de qualquer placa. Nesse caso a placa-mãe é capaz de detectar a tensão utilizada pela placa e fornecer a tensão adequada. Elas são mais raras, pois a necessidade de instalar tanto os circuitos reguladores para 1.5V quanto para 3.3V, encarece a produção:

Slot AGP universal

Existe ainda o padrão AGP 3.0, utilizado pelas placas AGP 8X (e parte das 4X), que prevê o uso de sinalização de 0.8V. Nesse caso, entretanto, a transição foi feita de forma transparente, sem que fosse quebrada a compatibilidade com as placas antigas. Ao ser instalada em uma placa-mãe com slot AGP 2.0 (2X ou 4X, 1.5V) a placa de vídeo funcionará normalmente, utilizando sinalização de 1.5V e o modo de transferência mais rápido, entre os suportados pela placa-mãe. Caso a placa de vídeo utilize um conector AGP universal, com os dois chanfros, significa que ela pode (pelo menos em teoria), ser instalada mesmo em uma placa-mãe antiga, com um slot de 3.3V.

Usei o termo “em teoria”, pois existem muitos casos de incompatibilidades entre placas de vídeo AGP de fabricação mais recente e placas-mãe antigas (e vice-versa), mesmo em casos em que os encaixes são compatíveis.

Além dos problemas relacionados a deficiências nos drivers e incompatibilidade por parte do BIOS, existem problemas relacionados à alimentação elétrica, onde a placa de vídeo não indica corretamente qual é a tensão utilizada (fazendo com que a placa-mãe utilize 1.5V para uma placa que trabalhe com 3.3V, por exemplo) ou que a placa-mãe não seja capaz de alimentar a placa de vídeo com energia suficiente. Esse último caso é o mais comum, já que as placas AGP mais recentes consomem muito mais energia que as antigas.

O padrão AGP 3.0 inclui como pré-requisito que a placa-mãe seja capaz de fornecer 41 watts de energia para a placa de vídeo. O padrão AGP 2.0 fala em 25 watts, enquanto muitas placas antigas fornecem ainda menos. Com a corrida armamentista, entre a nVidia e a ATI, o clock e, conseqüentemente o consumo elétrico das placas de vídeo cresceu de forma exponencial. Já se foi o tempo em que a placa de vídeo utilizava um simples dissipador passivo e consumia menos de 10 watts. Muitas das placas atuais superam a marca dos 100 watts de consumo e algumas chegam a ocupar o espaço equivalente a dois slots da placa-mãe devido ao tamanho do cooler, como no caso desta ATI X850 AGP:

Pensando nessas placas mais parrudas, foi criado o padrão AGP Pro, que consiste no uso de 48 contatos adicionais, utilizados para reforçar o fornecimento elétrico do slot. O padrão AGP Pro50 prevê o fornecimento de 50 watts, enquanto o AGP Pro110 eleva a marca para 110 watts.

Slot AGP Pro

Graças aos pinos adicionais os slots AGP Pro são bem maiores que um slot AGP tradicional. As placas de vídeo AGP Pro também são incompatíveis com os slots AGP tradicionais (justamente devido à diferença no fornecimento elétrico) e o uso de slots AGP Pro encarece o custo das placas-mãe, já que os fabricantes precisam adicionar trilhas e reguladores de tensão adicionais.

Devido à combinação desses fatores, o padrão AGP Pro nunca chegou a se popularizar. Os fabricantes de placas de vídeo hesitavam em adotar o novo padrão enquanto não houvesse um volume significativo de placas-mãe compatíveis no mercado, enquanto os fabricantes de placas-mãe resolveram esperar até que existisse um volume significativo de placas de vídeo AGP Pro. Ou seja, o tradicional problema do ovo e da galinha.

Com o impasse, os fabricantes de placas de vídeo decidiram adotar uma solução mais simples, onde os reguladores de tensão necessários são incluídos na placa de vídeo e ela passa a obter a energia adicional diretamente da fonte de alimentação, através de um conector molex padrão, do mesmo tipo utilizado pelo HD.

Conector de força auxiliar (à direita)

Com o advento das placas PCI Express, foi desenvolvido inclusive um novo conector de energia específico para a placa de vídeo, com 6 pinos. A capacidade de fornecimento do slot (no PCI Express) também foi ampliada, o que faz com que um número menor de placas de vídeo precisem do conector de energia externo. Um slot PCI Express 16X pode fornecer até 70 watts, quase 75% mais que um slot AGP 8X.

Como é caro incluir simultaneamente o barramento PCI Express e o AGP na mesma placa-mãe, os slots AGP desapareceram das placas novas assim que o PCI Express se tornou popular. A principal exceção ficou por parte da ECS/PC-Chips, que encontrou uma forma “criativa” de incluir um conector AGP em placas com slot PCI-Express, criando o AGP Express (ou AGPro), que aparece na foto da estranha placa que combina o slot AGP com um PCI Express que usei a pouco. 🙂

O AGP surgiu como uma evolução do PCI. Apesar do aumento na freqüência, ele mantém a mesma sinalização básica, de forma que, apesar da grande diferença de velocidade, os dois barramentos são semelhantes. O slot AGP Express nada mais é do que um slot AGP conectado ao barramento PCI, que combina a alimentação elétrica de dois slots PCI (e os reguladores de tensão apropriados) para fornecer a quantidade necessária de eletricidade à placa AGP.

Naturalmente, esta solução implica em uma grande perda de performance, já que a placa de vídeo passa a dispor dos reles 133 MB/s (compartilhados) oferecidos pelo barramento PCI, em vez dos 2133 MB/s do AGP 8X, tendo seu desempenho drasticamente reduzido. Além disso, essa quase gambiarra cria problemas de compatibilidade com diversas placas AGP, fazendo que muitas combinações simplesmente não funcionem e os problemas de instabilidade sejam comuns.

Outra solução híbrida é o AGI, que pode ser encontrado em algumas placas da ASRock, como a 939Dual-SATA2. No AGI é utilizado um bridge, ou seja, um chip conversor de sinais para ligar um slot AGP ao barramento PCI-Express. Essa solução também está longe de ser 100% compatível, mas garante um desempenho muito próximo do obtido ao usar um slot AGP 8X “de verdade”.

Concluindo, existiu também o “Ultra-AGPII“, uma solução desenvolvida pela SiS para uso de placas de vídeo onboard. No Ultra-AGPII, temos um barramento interno de 3.2 GB/s, interligando o chipset de vídeo e a memória principal. Como disse, o desempenho dos chipsets de vídeo onboard é pesadamente limitado pela velocidade de acesso à memória, de forma que ampliá-lo resulta sempre em algum ganho de desempenho. No caso da SiS, entretanto, o próprio chipset gráfico onboard era muito fraco, de forma que a melhora no barramento não chegou a fazer uma diferença tão grande assim.

O Ultra-AGPII pode ser encontrado apenas em placas com chipset SiS e é exclusivo para o uso do vídeo onboard. Ao utilizar uma placa AGP offboard, a comunicação passa a ser feita através do barramento AGP 8X tradicional.