Hardware

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«):

https://www.cryptoprofi.info/wp-content/uploads/2020/09/word-image-29.png.pagespeed.ce.4d6KlPNC6d.png

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:

Один комментарий

  • Мгорь

    В стате все верно за исключением того что 6pin и 8pin одинаеово дают 150Вт питания так как в обоих случаях 12в поступает по 3pin. Дополнительные 2pin это больше несут характер опциональное назначение, к примеру тест того что доп питание подключено. Скажем видеокарта GTX1060 6gb если в доп питание подключить 6pin в системе определяется но при этом в диспетчере с восклицательным знаком, если подключить 8pin то все стает нормально.

    И еще сами подумайте то течет что по минусу что по плюсу одинаковый если увелисивать провода по минусу как это увеличит возможности пропустить больший ток по плюсу?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

English English Русский Русский