Допустимое напряжение для видеокарты

О питающих напряжениях и передаче данных у современных видеокарт

Миллионы людей используют компьютеры, не задумываясь о том, как работают комплектующие, из которых они собраны. Те, кто желает получить от имеющегося hardware наибольшую отдачу должны досконально изучить его особенности.

Важную роль в проведении высокопроизводительных вычислений играют видеокарты. Понимание особенностей функционирования GPU поможет обеспечить правильные условия эксплуатации, способствующие получению высокой производительности и надежности работы ригов.

Знания о том, как работает видеокарта нужны и ремонтникам, которые имеют все больше работы в связи с увеличением армии майнеров с низкой технической квалификацией.

Рассмотрим подробнее некоторые особенности работы видеокарт с точки зрения обеспечения питающих напряжения и обмена данными.

Какие напряжения используются для работы видеокарт?

Маломощные видеокарты обеспечиваются питанием от слота PCI-E (Peripheral Component Interconnect — Express) материнской платы (райзера).

В качестве силовых линий используются только выводы на длинной части разъема PCI-E x1:

Для передачи напряжения +12 вольт в них используется пять контактов, а для напряжения +3.3 вольта — четыре контакта. Земля соединена с тремя контактами разъема PCI-E x1:

По линии питания +3.3V слота PCI Express может проходить ток величиной 3 ампера (9.9 ватт), а по линии +12 вольт — ток 5.5 ампер (66 ватт).

Таким образом, суммарная потребляемая видеокартой мощность со слота PCI-E может составлять 9.9+66=75.9 ватт.

Более мощные видеокарты имеют дополнительные разъемы питания с вольтажом +12 вольт. Обычно для обеспечения дополнительной мощности используются 6-пиновые и 8-пиновые разъемы.

Шестипиновый коннектор питания может обеспечить дополнительные 75 ватт энергии для видеокарты. По желтым проводам идет питающее напряжение +12 V от внешнего источника питания, черные проводники соединены с массой:

Согласно стандартной спецификации, pin 2 не должен использоваться вообще, но большинство производителей использует его как дополнительную линию + 12V:

8-pin коннектор дополнительного питания +12 вольт обеспечивает до 150 ватт мощности:

Для универсальности использования 8-пиновых коннекторов дополнительного питания, на блоках питания устанавливают 6+2 пиновые разъемы:

Если сложить максимальную мощность которую может получить видеокарта из слота PCI-E и разъемов дополнительного питания, то получается, что:

• видеокарта с дополнительным шестипиновым разъемом может потреблять 75.9+75=150,9 ватт электроэнергии;
• GPU с 8-пиновым разъемом доппитания 75.9+150=225,9 W;
• видеоускоритель с 6 и 8-пиновыми разъемами дополнительного питания 75.9+75+150=300,9 ватт.

Используя нестандартное подключение, например, подключение 6-пинового коннектора в 8-пиновый разъем, нужно обеспечить даунвольтинг/эксплуатировать GPU в щадящем режиме (чтобы не начала плавиться изоляция проводов питания):

Внутри видеокарты напряжения от внешних источников питания преобразуются в нужные для работы ее электронных компонентов номиналы.

Например, чипы памяти GDDR5 работают от напряжения 1.35V, а GPU Core — от 0,5 до 1.5V. Это означает, что входные питающие напряжения +3.3 В и +12 В должны быть понижены до нужных значений с помощью voltage regulator modules (VRM) и линейных преобразователей напряжения.

Цепи питания на видеокарте Nvidia GTX 1000-й серии:

Качество работы VRM напрямую влияет на способность видеокарт к стабильному разгону/даунвольтингу. Как правило, чем больше фаз питания VRM, тем лучше и стабильнее работает видеокарта.

Обмен данными между видеокартой и центральным процессором/другими потребителями

Передача данных для видеокарты и потребителями производится через шину PCI Express. Физически пины разъемов PCI Express, использующиеся для передачи данных (transmit,) находятся на одной стороне разъема, а приемные (receive) — на другой (подробнее в статье «О проверке работоспособности райзеров для видеокарт«):

Назначение всех пинов разъема PCI-E x1:

Обмен сигналами производится с помощью дифференциальных сигналов по двум проводам, за один цикл передается 1 бит данных.При этом одновременно используется два сигнальных пина и два контакта земли. Полностью система работает используя 2 пина на передачу, 2 пина на прием и 4 пина земли. Эти 8 пинов в общем формируют одну линию PCI-E.

Схематическое изображение работы физических проводников (Wires), прохождения сигнала, линий PCI-E и шины передачи данных:

Обмен данными по линиям PCI-E через управляющее устройство (центральный процессор или чипсет):

Количество использующихся линий PCI Express устройства обозначается маркировкой x1, x4, x8, или x16, обозначающей соответственно 1 линию, 4 линии и т.д.

Слоты PCI Express и зависимость полосы пропускания от количества линий:

Разъемы PCI Express с x1, x4, x8, x16 — линиями обмена данными:

Обозначение PCI Express x16 обозначает, что возможна одновременная передача/прием до 16 битов за один тактовый цикл.

Скорость передачи данных по линиям PCI-E в зависимости от количества задействованных линий и поколения PCIe:

Источник

Чем опасен недостаток мощности блока питания

При нестабильной работе компьютера не каждый пользователь сразу сузит круг подозреваемых и запишет в виновники блок питания. А зря! Нехватка мощности БП — основной бич современных настольных ПК.

Произведена установка нового оборудования или разгон системы, и все — еще вчера исправно работающий системник, сегодня доставляет своему владельцу кучу неприятностей.

Большая часть пользователей сразу начинает «копать» в сторону некорректной работы драйверов или решается на переустановку операционной системы, совершенно забывая проверить главное — блок питания, а именно его мощность и способность справляться с дополнительной нагрузкой.

Нюансы работы на плохом БП

Как правило, при сборке компьютера, блок питания выбирают по остаточному принципу, не особо вдаваясь в технические дебри, главное чтобы «ватт» хватало! И зачастую, либо полностью доверяются продавцу, либо примерно просчитав потребляемую мощность компонентов, покупают ближайшее по мощности устройство.

Такой подход является одной из самых распространенных и грубых ошибок при сборке ПК, ведь по своей важности, блок питания идет сразу за процессором и видеокартой.

Как известно, основными потребителями энергии любого системника являются центральный процессор и графический адаптер, а основной магистралью для их питания служит линия + 12В, именно она несет основную нагрузку. На наклейке любого блока питания отдельно указываются номинальные мощности по всем шинам питания и суммарная мощность блока, но ориентироваться нужно именно на значения, указанные для линии + 12 В.

Более подробно о выборе БП можно прочитать в этой статье на страницах блога. Как определить нужную мощность, можно почитать в статье «Онлайн-калькуляторы для определения мощности ПК — теория и практика»

Установка источника питания, что называется «впритык» по мощности, во-первых, не оставляет шансов для дальнейшего апгрейда и расширения системы без его замены, а во-вторых, заставляет работать его на пределе своих возможностей. Естественно, работа в таком режиме обусловлена повышенным выделением тепла и нагревом элементов БП. В первую очередь это относится к электролитическим конденсаторам. Со временем, под действием температуры они высыхают и теряют свою емкость, что сказывается на технических характеристиках устройства, в частности, ростом пульсаций выходного напряжения и как следствие, выходом из строя других комплектующих системного блока.

Работа электронных компонентов при повышенных температурах снижает их ресурс в разы!

Да и шум при работе устройства на пределе своих возможностей сбрасывать со счетов не стоит. Поэтому оптимальной считается нагрузка БП в диапазоне 60 % — 80 %. При таких условиях достигается оптимальный баланс значений эффективности блока (КПД) и температуры его внутренних компонентов. К тому же, в качестве бонуса, остается запас мощности, рекомендованное значение которого составляет порядка 30 %.

Симптомы нехватки ватт могут быть различны, тут уж как «повезет». На практике можно встретиться со следующими проявлениями поведения компьютера со слабым блоком питания:

• отказ системника включаться;
• медленная работа системы;
• возникновение артефактов изображения в играх;
• появление синего экрана смерти;
• возникновение непрогнозируемых выбрасываний из «тяжелых» приложений и перезагрузок системника.

Как влияют на железо просадки напряжения

При качественном блоке питания, а не китайском ноунейме, незначительные просадки напряжения в электрической сети ему и запитанным от него компонентам не страшны. Ситуацию выправит корректор коэффициента мощности, которым оснащают блоки питания. Информацию о том как он работает, можно почерпнуть из следующей статьи.

При наличии в схеме блока активного PFC он без труда может переносить просадки питающего напряжения ниже 110 В, как правило, отключение системы происходит на уровнях, приближающихся к 70 В.

Больший интерес представляет реакция внутренних компонентов системника на пониженное напряжение, поступающее к ним из блока питания. Хотя стандарт ATX12V и регламентирует максимальные отклонения напряжений по всем линиям в диапазоне ±5 %, но далеко не все блоки питания, особенно «китайцы», из-за перекосов и некорректного распределения нагрузки по линиям его выдерживают.

Напряжение на линии + 12 В блока питания должно находиться в диапазоне 11,4 В — 12,6 В.

Материнская плата

Поведение компьютера при работе на пониженном напряжении во многом зависит от модели и схемотехники материнской платы. Дело в том, что все зависит от качества компонентов, из которых собраны стабилизаторы напряжения и фильтры на ней. Одни модели просто не включатся, поскольку имеют защиту от работы на низком напряжении, другие отключатся или переведут процессор в безопасный режим при достижении определенного порога напряжения, третьи продолжат работать. Однако даже если плата и продолжает работать, этот режим нельзя назвать нормальным, поскольку в цепях платы протекают токи, значения которых выше номинальных.

В качестве примера, при TPD процессора равном 120 Вт, ток в цепи его питания при напряжении 12 В составит 10 А, а при понижении напряжения до 10 В значение тока составит 12 А. Понятно, что цифры пониженного напряжения, взятые для примера и удобства расчета, редко встретишь в реальной жизни, но они как нельзя кстати характеризуют суть протекающих в цепях процессов. Такая «прожарка» компонентов материнки влечет за собой их быстрый выход из строя. Привет вздутым конденсаторам!

Видеокарта

При питании пониженным напряжением видеоадаптера, он не сможет выйти на номинальный режим работы, а, следовательно, говорить о нормальной работе графической подсистемы неуместно. Нужно быть готовым к зависаниям картинки, артефактам изображения, прекращению работы «тяжелых» игрушек и приложений, перезагрузкам системы.

Жесткие диски

Основную опасность просадки напряжения несут дисковой системе ПК, собранной из HDD.

В жестких дисках напряжение 12 В отвечает за работу его механической части. Недостаток напряжения не позволит шпинделю раскрутиться до номинальных оборотов, а считывающие головки дольше будут позиционироваться над нужной частью блина. К тому же, нехватка питания может привести к остановке винчестера и прекращению работы ОС. Твердотельные накопители лишены этого недостатка, поскольку механическая часть в них отсутствует. Еще один немаловажный нюанс, при снижении выходного напряжения снижается его качество, в нем возрастают пульсации, которые губительно сказываются на здоровье HDD, последние начинают, что называется «сыпаться».

Как видно, блок питания не как уж прост, как кажется на первый взгляд. Грамотный подбор мощности, модели и ее оснащения избавит пользователя от многих неприятностей, вызванных ее нехваткой.

Источник