Железо

Обзор особенностей райзеров для видеокарт

При сборке майнинг ригов на видеокартах практически обязательным является использование райзеров.

Risers – это удлинители для разъемов PCI-Express материнской платы (обычно со стойками), предназначенные для выноса видеокарты для обеспечения благоприятных условий охлаждения и оптимизации компоновки рига.

Райзера должны обеспечивать надежное прохождение сигнала (обмен информацией) между видеокартой и материнской платой по каналу связи PCI-Express. В старых модификациях райзеров для этого применялись переделанные шлейфы, схожие с шлейфами для передачи данных IDE-устройств и флоппи-дисководов.

Понимание того, для чего нужны райзера, знание их устройства и принципа работы поможет майнерам более грамотно собирать риги и значительно уменьшить количество сбоев при майнинге, а также снизить процент неисправностей, устранение которых требует немалых вложений.

В данной статье рассматриваются особенности существующих в настоящее время райзеров, описываются их различия, характерные достоинства и недостатки. Также исследуются типичные неисправности райзеров и предлагаются способы их устранения.

Устаревшие шлейфовые райзера для видеокарт

Самые простые райзера представляют собой шлейфы со штекерами PCI-Express (Male) стандартов 1x-16x с гнездами PCIe (Female) 1x-16x, идентичными слоту PCI-Express видеокарт на материнской плате.

Гнезда PCI-E (Female) разных модификаций:

Штекера PCI-Express (Male) разных стандартов:

Штекеры PCI Express разных стандартов имеют отличающееся количество контактов и длину.

Таблица с информацией о количестве контактов и длине штекеров PCI-Express:

Стандарт штекера PCI Express Количество пар контактов, шт. Длина, мм
x1 18 25
x4 32 39
x8 49 56
x16 82 89

В самых простых райзерах для передачи данных, а также питающего тока по линиям 3,3 и 12 вольт используются плоские шлейфы, схожие с кабелями IDE. Обычно они имеют длину до 30 см, так как при большей длине качество связи при обмене данными по линии PCI-Express оставляет желать лучшего.

Для майнинга нет необходимости использовать высокие скорости передачи данных, которые применяются в шине PCI Express разных поколений. В BIOS достаточно включить стандарт PCI Express 1.0 (PCI-E Gen 1.0), что обеспечит более высокую стабильность передачи данных на скорости 250 MB/s.

Таблица скорости передачи данных по шине PCI Express разных поколений:

Версия PCI Express Полоса пропускания (на один канал слота x1) Полоса пропускания (на один канал слота x16)
1.0 2 Gbit/s (250 MB/s) 32 Gbit/s (4000 MB/s)
2.0 4 Gbit/s (500 MB/s) 64 Gbit/s (8000 MB/s)
3.0 7.877 Gbit/s (984.625 MB/s) 126.032 Gbit/s (15754 MB/s)
4.0 15.752 Gbit/s (1969 MB/s) 252.032 Gbit/s (31504 MB/s)

Шлейфовые райзера с парами штекер/гнездо стандартов PCI-E 1х-16х, PCI-E 8х-16х, PCI-E 16х-16х для выноса GPU можно использовать без доработок.

Шлейфовые райзера с концевыми гнездами для видеокарт стандартов PCI-E 1х-4х и PCI-E 1х-8х также можно использовать для выноса видеокарт от материнской платы рига, только у них нужно сделать пропил в нижней части гнезда для платы видеокарты.

Доработка райзера PCI-E 1х-1х для майнинга с помощью пропила в гнезде видеокарты:

Райзер-шлейф PCI-E 1х-1х без дополнительного питания (для подключения к видеокарте требуется сделать пропил в гнезде):

Райзер-переходник со шлейфом 15 см без доппитания со штекером PCI-E 1x и гнездом 16х:

Шлейфовый райзер PCI-E 16х-16х без дополнительного питания с повернутым на 90 градусов гнездом PCI-E 16х для GPU:

Слабым местом шлейфовых райзеров является отставание проводов шлейфов от контактных дорожек, которое может привести к замыканию или потере контакта.

Фотография некачественно пропаянного шлейфового райзера (отошел контакт на штекере, плохая очистка от флюса):

У качественных шлейфовых райзеров проводники и места их припаивания защищены:

Стремление производителей улучшить качество шлейфовых райзеров привело к использованию плат-стоек, улучшенных кабелей передачи данных и добавлению дополнительных линий и цепей стабилизации/развязки питания видеокарт по линии PCI-E.

Для понимания того, как работает райзер с доппитанием нужно знать распиновку контактов штекеров/разъемов PCI-E, отвечающих за питание.

Распиновка контактов разъемов PCI-E

Разъемы PCI-E 1x имеют 18 пар контактов (всего 36 контактов) со следующей распиновкой:

Размещение контактов на разъеме PCI-E 1x:

Каждый контакт штекера PCI-E 1x используется для следующих целей (лицевая/обратная сторона):

  1. +12 вольт/Сигнальная линия PRSNT#1;
  2. +12 вольт/+12 вольт;
  3. +12 вольт/+12 вольт;
  4. Земля (Ground)/Земля (Ground);
  5. SMBus clock/JTAG2, TCK;
  6. SMBus data/JTAG3, TDI;
  7. Земля (Ground)/JTAG4, TDO;
  8. +3,3V/JTAG5, TMS;
  9. Шина JTAG1 (+TRST#)/+3,3V;
  10. 3,3Vaux/+3,3V;
  11. WAKE#, связь реактивации/сигнал Power Good;

После механического ключа безопасности штекера PCI-E 1x идут следующие пины:

  1. Резерв/Земля (Ground);
  2. Земля (Ground)/Опорная частота REFCLK+;
  3. Линия трансмиттера 0 (HSOp(0))/Опорная частота REFCLK-;
  4. Дифференциальная пара (HSOn(0))/Земля (Ground);
  5. Земля (Ground)/Линия ресивера 0 (HSlp(0));
  6. Сигнальная линия PRSNT#2/Линия ресивера 0 (HSln(0));
  7. Земля (Ground)/Земля (Ground).

Для майнинга контакты, расположенные в областях, ответственных за стандарты PCI-E x4 и выше, не нужны. Это связано с тем, что в разъемах PCI Express x4, x8 и x16 добавляются контакты, в основном ответственные за скоростную передачу данных (сигнальные пары), которые при майнинге не используются.

Во всех видах штекеров PCI-E питание подается только через контакты, расположенные на маленькой части разъема PCI-E x1, которая присутствует и на других, более скоростных разновидностях шины PCI Express.

С лицевой стороны штекера PCI-E x1 имеется 3 контакта по цепи 12 В и один контакт 3,3 В. С обратной стороны на цепи питания 3,3 и 12 вольт отводится по 2 контакта. Земля передается по 9 контактам.

Контакты разъема PCI-Express, отвечающие за прохождение питания по линиям 3,3 и 12 вольт (вид с лицевой стороны):

Контакты разъема PCI-Express, отвечающие за прохождение питания по линиям 3,3 и 12 вольт (вид с другой стороны):

Таким образом, для линии 12 вольт используется 5 контактных площадок, а для цепи 3,3 вольта – три. Это ограничивает ток по цепи PCI-Express по линии 12 вольт до 5,5 ампер (до 66 ватт) и до 3А по линии 3,3 вольта (до 10 ватт).

Вот почему для питания мощных видеокарт используются дополнительные 6 и 8-пиновые разъемы питания, обеспечивающие повышенный ток по линии 12 вольт.

Стабильность напряжения на райзере необходима для улучшения стабильности и безопасности работы видеокарты. Кроме того, для развязки цепей питания в ригах с несколькими блоками питания важно обеспечить развязку между ними и отсутствие перетекания тока через райзера.

Для улучшения качества передачи данных между материнской платой и райзером нужно использовать экранированные кабеля с малым сопротивлением на высоких частотах.

Все эти проблемы производители попытались решить в улучшенных шлейфовых райзерах и практически решили в модификациях с USB-кабелями стандарта 3.0.

Улучшенные шлейфовые райзера для видеокарт

В качественных шлейфовых райзерах используют улучшенные экранированные высокопрочные риббонизированные линии передачи данных, которые теоретически обеспечивают скорость обмена на уровне стандарта PCI-E стандарта 3.0.

Защита от электромагнитных помех в них обеспечивается экранировкой осевых проводников для обмена данными специальным проводящим полимером.

Конструктивные особенности одной из разновидностей улучшенного шлейфа для райзеров:

Это позволяет уменьшить затухание сигнала и обеспечить выпуск шлейфовых райзеров длиной от 5 до 60 см (обычно длина шлейфового кабеля составляет 25, 35, 45 и 55 см).

Ширина шлейфа улучшенных райзеров производства китайской компании Bestar составляет 54 мм, толщина – 1,4 мм. Выпускаются следующие модели этих райзеров:

  • R12SF- шлейф с разъемами Male/Female PCI-E 1x-4x;
  • R11SR- шлейф с разъемами Male/Female PCI-E 1x-4x, гнездо PCI-E 4x повернуто на 90 градусов по отношению к плоскости шлейфа;

  • R13SF- шлейф с разъемами Male/Female PCI-E 1x-16x.

Улучшенный шлейфовый райзер BESTAR PCI-E 1x-4x с маркировкой R11SF-WP:

Улучшенный шлейфовый райзер PCI-E 16x-16x производства компании ASUS (с повернутым на 90 градусов разъемом для видеокарты):

Стремление улучшить работу видеокарт в майнинг ригах и снизить токовую нагрузку на материнку по цепи питания PCI-E привело к тому, что в райзерах стали добавлять дополнительное питание 12В. Как правило, это два провода, соединенные с контактами линии питания 12 вольт на гнезде PCI-E 16х райзера.

Шлейфовый райзер PCI-E 1x-16x с дополнительным питанием:

Для улучшения качества питания по линии 12 вольт в шлейфовые райзера с доппитанием часто добавляли сглаживающий электролитический конденсатор.

Шлейфовый райзер PCI-E 1x-16x с дополнительным питанием 12 от разъема Molex и сглаживающим конденсатором:

Для защиты от замыкания ножек электролитического конденсатора используется термоклей, который не всегда хорошо держится и часто отлетает. При неаккуратной установке такого райзера можно замкнуть ножки конденсатора, что практически гарантированно сожжет часть материнской платы и видеокарту.

Улучшенный шлейфовый райзер R11SF-WK с дополнительным кабелем питания с разъемом SATA:

Фирма ASRock также выпускала улучшенные райзера BTC Pro kit с шлейфами-кабелями передачи данных стандарта SATA.

Райзера ASRock BTC Pro kit с кабелем передачи данных SATA:

Райзера со шлейфами из-за своих больших геометрических размеров ухудшают циркуляцию воздуха в ригах и качество охлаждения видекарт. Кроме того, плоские неэкранированные шлейфы не обеспечивают качественного прохождения сигнала даже на небольшие расстояния, что приводит к увеличению количества ошибок при обмене между видеокартой и материнской платой. Отсутствие цепей стабилизации дополнительного питания видеокарты через райзер, а также его развязки с материнской платой приводят к частым поломкам видеокарт.

В итоге это привело к практически полному отказу майнеров от использования шлейфовых райзеров.

Единственным достоинством шлейфовых райзеров является их относительная дешевизна. Но это преимущество нивелируется уменьшением надежности работы майнинг ригов, увеличением риска сжечь дорогостоящие карты/материнскую плату из-за несовершенства системы обеспечения дополнительного питания, а также плохими условиями для охлаждения видеокарт, вынесенных от материнской платы большим шлейфом длиной на расстояние всего 30 см.

Современные райзера для передачи данных используют высококачественные кабеля стандарта USB3, а также обеспечивают стабилизированное питание видеокарт по линии 3,3 вольта.

Они состоят из трех компонентов:

  • собственно плата райзера с гнездом для установки видеокарты и электронными компонентами системы стабилизации напряжения 3,3 вольта, предохранителями, разъемами и элементами развязки;
  • плата-штекер PCI-E 1Х с переходником на кабель USB 3.0;
  • удлинитель-кабель передачи данных стандарта USB 3.0 с двумя разъемами Male.

Устройство качественного кабеля USB 3.0:

В тонкий кабель USB невозможно вместить все экранирующие прослойки, либо сигнальные кабеля будут очень тонкими. Поэтому нужно выбирать толстые кабеля стандарта USB 3.0, изготовленные в соответствии со стандартами качества.

Адаптеры питания, которые идут в комплекте с райзерами лучше не использовать, так как лишние разъемы на пути между блоком питания и riser-ом ухудшают прохождение тока и со временем могут стать причиной нестабильной работы рига и даже возгорания в месте плохого контакта;

Разновидности современных PCI-E райзеров для видеокарт

В современных райзерах производители стали использовать отдельную плату с установленным на ней разъемом видеокарты и улучшенной схемотехникой обеспечения питания райзера.

В первых райзерах этого типа использовались только сглаживающие конденсаторы по линии 12 вольт, без стабилизации напряжения 3,3 вольта и развязки цепей питания материнской платы и райзера/видеокарты. Такое решение при использовании нескольких блоков питания гарантирует паразитную утечку токов, что снижает энергоэффективность и безопасность даже при соединении земли использующихся БП.

Переходная модель-гибрид шлейфа для передачи данных с более современной платой райзера вместо гнезда PCI-E 16x (с доппитанием 12 вольт через 6/8-пиновые разъемы и сглаживающим конденсатором):

Затем производители стали применять схемы с разгрузкой цепи питания PCI-E материнской платы и обеспечением дополнительной стабилизации питания 3,3 вольта райзера.

Начиная с версии 1.0 практически во всех современных райзерах для передачи данных используются кабеля USB 3.0, которые подключаются к гнездам на материнской плате через маленькую плату-штекер PCI-E стандарта 1Х переходником гнездо Female — кабель USB 3.0.

Переходник райзера PCI-E 1Х ver 007S на гнездо Female — кабель USB 3.0:

При подключении платы переходника PCI-E 1Х на гнездо Female для кабеля USB 3.0 нужно не перепутать сторону ключа PCI-E при включении штекера в гнездо. В противном случае, из-за подачи напряжений 12 и 3,3 вольт в цепи передачи данных видеокарты гарантировано ее перегорание, а также выход из строя шины PCI-E материнской платы.

Правильное подключение переходника PCI-E 1Х — USB 3.0 к материнской плате:

О проблемах, возникающих при неправильной вставке райзера (сгоревшая видеокарта PNY GTX 1060) можно посмотреть на Youtube канале «Майнеры в носках» здесь.

Разновидность переходника на USB-кабель с переходником-штекером М2:

Практически все виды переходников с материнской платы на USB-кабель взаимозаменяемы. Поэтому можно с успехом использовать одинаковые платы-переходники на разных версиях райзеров (и наоборот, разные переходники на одинаковых райзерах).

Заводская комплектация райзера с платой 008S и переходником 007S:

Перед установкой райзеров и переходников нужно проверять качество их пайки, не допускать наличия плохих контактов, коротких замыканий, наплывов припоя, окислов.

Некачественная пайка райзера (короткое замыкание контактов):

Рассмотрим подробнее особенности современных райзеров.

Райзера ver 1.0 (синие)

Это пробная партия некачественных райзеров с питанием 6-пин GPU, но отвратительным исполнением. В них нет предохранителя и стабилизации напряжения 3,3 вольта (место для регулятора напряжения пустует).

Райзер версии 1.0:

Райзера версии 002 (черные)

В райзерах версии 002 используется доппитание 12V от разъема Молекс, задействовано 3 сглаживающих конденсатора по 100 мкф и обеспечивается стабилизация напряжения 3,3 вольта с помощью регулировки напряжения микросхемой HS1084S2-3,3.

Райзер версии 002 с питанием от разъема Molex (больше не выпускаются):

Эти райзера не имеют ряда деталей, обеспечивающих развязку с материнской платой и стабилизацию напряжений. В них также не предусмотрено наличие предохранителей, что было бы очень полезным для майнинга. Понижающий преобразователь напряжения HS1084S2-3,3 на плате используется без должной обвязки. В связи с этим райзера 002s не рекомендуются для майнинга

Райзера ver 003 (зеленые)

У третьего поколения райзеров (зеленые) для питания райзеров также используется четырехпиновый разъем Молекс, но в цепи питания используется улучшенный линейный регулятор напряжения G1084 или SP1084CM-3,3.

Райзер ver 003 с питанием от разъема Molex со стабилизатором G1084:

Для нормальной работы G1084 нужно использовать два конденсатора на 220 мкф:

К сожалению, экономные производители зеленых райзеров VER 3.0 обычно ставят конденсаторы с недостаточной емкостью. Из-за этого стабилизация напряжения на этих райзерах оставляет желать лучшего.

На райзерах версии 003 установлены конденсаторы емкостью 100 вместо 220 мкф:

Исходя из этого, райзера версии 003S лучше использовать с осторожностью.

Райзера версии 004 (синие)

Это уже устаревшие райзера с питанием молекс:

Райзера версии 005 (синие и красные)

Райзера ver 005 (серия PCE164P-N03) синего цвета запитываются от молекса, не имеют предохранителей, имеют среднее качество.

Красные райзера 005-й серии (PCE164P-N03) запитываются от SATA, имеют плохое качество:

Райзера версии 006 (синие и черные)

Это хорошие райзера с питанием от 6-пинового разъема GPU или от молекса (в зависимости от разновидности). В них используется стабилизатор LM1084 (лучше) или FR9888 (хуже).

Райзера ver 006 производства компании Victony с питанием молекс:

Райзера версии 006C (синие) с питанием от шестипинового коннектора являются одними из лучших для майнинга. При их выборе нужно обращать на конденсаторы, так как некоторые партии синих райзеров собраны с использованием дешевых деталей и нарушением схемотехники. В них могут стоять конденсаторы малой емкости, а также не устанавливаются некоторые детали.

Качественный райзер 006C с конденсаторами на 270 мкф:

Разновидность райзера 006C (черный) с питанием Молекс (производство Mailiya).

Черные и синие райзера версии 006 и 006c с питанием Molex сделаны довольно качественно, но на плате нет предохранителей. Поэтому предпочтительнее использовать версию 006C (синюю) с 6-пиновым коннектором, так как на ней есть предохранитель.

Райзера версии 007

Красные райзера 007S используют питание от разъема SATA, что нежелательно:

Черные райзера 007s:

Красные и черные райзера 007s c разъемом SATA можно (но нежелательно) использовать для майнинга. При этом нужно учитывать риск от повышенного тока на разъеме SATA. Кроме того ,у них обязательно нужно проверять стабилизацию напряжения 3,3 вольта.

Синие райзера 007 с питанием Molex:

Синие райзера версии 007 с разъемами Молекс и регулятором напряжения FS1084 можно применять для майнинга, но они хуже 6-пиновых.

Райзера с несколькими разъемами питания

Начиная с версии 008 начали выпускаться райзера с несколькими разъемами питания на одной плате.

Они удобны тем, что предоставляют возможность подключения дополнительного питания райзера через один из разъемов 15/6/4-pin (SATA, VGA и Molex):

Подключение питания по 15-пиновому разъему SATA делать нежелательно. Предпочтительнее запитывать райзер 4-пиновым разъемом Молекс, но лучше всего это делать через 6-пиновый разъем питания GPU.

Райзера версии 008S (белые)

Партия многоразъемных райзеров PCE164P-N06 (ver 008s) со стабилизатором US1030 имеет очень хорошее качество.

Райзера со стабилизатором AIC1084 нужно проверять. При отсутствии стабилизации напряжения 3,3 вольта их нельзя применять для майнинга и нужно произвести доработку по методике, описанной здесь:

Можно просто выпаять резистор R6 и замкнуть выводы резистора R5 (в качественных райзерах 008s это сделано на производстве).

Качественный riser версии 008S без резисторов R5, R6:

Разновидность райзера ver 8.0 (белый) с переходником на разъем М2 материнской платы:

В этом райзере нужно обязательно проверять стабильность линии 3,3 вольта.

Райзера версии 9.0

Это последняя версия многоразъемных райзеров, в которой должны быть учтены недостатки предыдущих моделей. Тем не менее, некоторые райзера версии 009C заслужили плохую славу из-за многочисленных проблем в цепи стабилизации питания видеокарты. Из-за этого их называют убийцами видеокарт.

Хорошее видео о ремонте видеокарты, сгоревшей из-за бракованного райзера есть на ютуб-канале «Майнеры в носках»  здесь.

Райзера 009C, а также модификация SU-103C (черные) – убийцы видеокарт:

В райзерах 009C/SU-103C (черные) используется понижающие конверторы FR9888 или FR9889. При их неверной регулировке они легко убивают видеокарту.

Для стабилизации напряжения 3,3 вольта по спецификации FR9888 должна использоваться следующая схема:

Почему то китайские производители иногда пренебрегают спецификацией и неправильно делают обвязку, либо вообще в эту схему ставят стабилизатор FR9889, который в такой ситуации ведет себя совершенно иначе, выдавая значительно повышенное напряжение по линии 3,3 вольта, убивающее видеокарту. Эта проблема есть не во всех райзерах 9-й серии и она решается.

О неисправностях, связанных с этими райзерами есть видео. У них нужно обязательно проверять напряжение +3,3 вольта на резисторе D5 под нагрузкой (с дешевой видеокартой):

Еще о проблемах с этими райзерами можно почитать на miningclub и на club.dns-shop.

Если нет желания заморачиваться с ремонтом и проверять напряжение, которое выдает райзер версии 009, то лучше вообще не использовать эту модификацию.

Синие райзера версии 009s:

Синие райзера 009s сделаны качественно и мало чем отличаются от синей версии 006c:

Качественные райзера версии 009s-x с улучшенной стабилизацией и сглаживанием питания:

Экзотические виды райзеров

Интересные райзера для ноутбуков с маркировкой PE4C выпускает тайваньская компания Bplus Tech. Они могут подключаться как к обычному компьютеру, так и к ноутбуку. Они имеют высокое качество и очень «кусучую» цену порядка 150 долларов.

Райзер для ноутбука PE4C V4.1 (может подключаться к ноутбуку в разъем PCI-E 4 или M2)

Это неплохой райзер с несколькими опциями обеспечения питания видеокарты по линии 12 вольт.

Разъемы доппитания на райзере PE4C V4.1:

Выпускается райзера EXP GDC, которые стоит примерно в 10 раз дороже обычных современных и предназначены для подключения вынесенной видеокарты к ноутбуку, в котором задействуется разъем mini PCI-E. Для передачи данных используются кабеля HDMI.

Райзер EXP GDC mini PCI-E – PCI-E 16x:

Шлейфовый райзер ADT-Link с дополнительным питанием производства фирмы BESTAR:

Заключение

Чтобы избежать проблем с райзерами нужно придерживаться следующих рекомендаций:

  • дополнительное питание на райзера подавать только через разъем 6-пин GPU или (хуже) – 4пиновый Molex. Райзера с доппитанием по линии SATA лучше не использовать;

  • свести до минимума, а лучше вообще не использовать переходники питания для райзеров и тем более видеокарт;

К чему приводит использование переходников питания, в особенности для питания через разъем SATA:

  • перед использованием новых райзеров проверять качество пайки, отсутствие коротких замыканий и обрывов, а также качество напряжения 3,3 вольта (!!!обязательно!!!). Процедура обмер райзеров показана в ютубе здесь;

Некачественная пайка переходников PCI-E на кабель USB:

Короткое замыкание на плате райзера:

  • отдавать предпочтение райзерам с конденсаторами большой емкости и предохранителями;
  • для передачи данных использовать толстые экранированные USB кабеля как можно меньшей длины;

Некачественный кабель передачи данных (тонкий):

  • первый пробный запуск райзера осуществлять на дешевой видеокарте-затычке;
  • перед запуском рига проверять правильность установки райзеров в гнезда слотов PCI-E;
  • воздерживаться от использования устаревших райзеров версий 002, 003, 004, а также непроверенных райзеров 007, 008 и 009-серий со стабилизаторами FR9889 или AIC1084;
  • отдавать предпочтение райзерам версий 006c (синие) со стабилизатором Foxconn 1084.

Для защиты видеокарт по линии питания 12 вольт через райзер желательно устанавливать на них предохранители. Хорошее видео о том, как это делать, есть на ютубе.

Есть старинная и мудрая пословица о том, что скупой платит дважды. Сомнительная экономия на качестве и покупка некачественных райзеров может привести не только к нестабильности майнинга, но и к большим финансовым потерям, связанным с возгоранием дорогостоящего оборудования майнинг ригов.

Знание особенностей работы райзеров поможет грамотно выбрать качественный райзер, проверить его состояние, избежать неприятностей при их использовании, а также устранять их мелкие неисправности, выявленные в ходе эксплуатации.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *