Железо

Как проверить линии обмена данными графического процессора

Наиболее дорогим компонентом среди комплектующих видеокарты является графический процессор. Его замена путем установки нового обычно нерентабельна из-за дороговизны чипа и сложности работы. В связи с этим при диагностике неисправностей у неработающей видеокарты важно определить, “жив ли” ее чип.

Обычно видеокарта с нерабочим чипом включается, ее вентиляторы крутятся, но изображение на монитор не выводится (она не инициализируется). В случае, если при включении видеокарты монитор кратковременно включается, неисправность может скрываться в чипах памяти, либо цепях передачи данных между GPU и памятью/материнской платой.

Память видеокарт Nvidia можно проверить с помощью программы MATS (подробнее в статье «Тестирование памяти видеокарт nvidia с помощью программы MATS диагностического комплекса MODS»).

Для проверки исправности видеочипа нужно внимательно осмотреть плату видеокарты, в особенности видеопроцессора, на котором не должно быть сколов, прогаров, повреждений.

После этого нужно проверить сопротивления цепей питания (частично эта тема раскрыта в статьях «Диагностика типовых поломок видеокарт AMD Radeon RX» и «О сиcтеме питания видеокарт AMD Radeon R9 290/290X»).

В случае короткого замыкания по линии питания видеопроцессора (или обрыва) при исправности остальных компонентов) с большой степенью вероятности можно сказать о гибели видеочипа.

Для проверки исправности линий PCI-E графического процессора можно использовать омметр или специальную диагностическую плату с AliExpress.

Проверка исправности линий PCI-E на видеокарте с помощью диагностической платы

Китайский тестер PCI-E и AGP-видеокарт (стоит около 30 USD):

На обратной стороне платы размещены 32 микросхемы HCF4017 (десятичный счетчик с дешифратором) и другие детали:

Каждый индикаторный светодиод показывает исправность прохождения сигнала по линиям PCI-E между диагностической платой и видеокартой. При тестировании происходит обмен данными между устройствами, что позволяет выявить нарушения в прохождении сигнала.

Устройство производит проверку прохождения сигнала по каждой линии PCI-E:

Такой тестер очень полезен при проверке товара на почте, когда нет возможности принести компьютер и провести полноценную проверку видеокарты – «кота в мешке».

Для проверки видеокарт с интерфейсом PCI-E можно использовать любой из слотов, находящихся в левой части диагностической платы. Каждый из них соединен с двумя группами светодиодов (по 32 штуки в каждой), которые все без задержек должны засветиться при активации кнопки устройства со вставленной видеокартой и поданном на плату питании 12 вольт (не на видеокарту!).

Для запитывания тестовой платы можно использовать сетевой блок питания, либо сделать конструкцию, совмещающую пятивольтовый PowerBank с повышающим преобразователем, отрегулированным на выдачу 12 вольт, либо обеспечить питание от батареи из 8 батареек на 1,5В.

Одновременное свечение 64 светодиодов свидетельствует об исправности всех линий PCI-E от видеокарты. Если какие-то светодиоды не светятся, мигают или включаются с запаздыванием, то видеочип, скорее всего, неисправен.

Свечение светодиодов при тестировании видеокарты с поврежденными линиями PCI-E:

В редких случаях возможно повреждение проводящих дорожек от разъема до чипа, но, в большинстве случаев, происходит отслоение контактов полупроводникового кристалла от подложки, либо прогар в этой цепи.

Проверить линии PCI-E на видеокарте можно и без диагностической платы, с помощью омметра. Сопротивление всех линий PCI-E относительно земли должно быть примерно одинаковым. Обычно при майнинге убивают нулевую линию передачу данных из-за неправильно вставленного райзера. Если сопротивление (относительно Ground) на контактах B14, B15 (передача) и A14, A17 (прием) отличается от значений на контактах B19-20, B23-24, B27-28 (передача) и на A21-22, A25-26, A29-30 (прием), то видеочип, скорее всего, неисправен (или требует реболлинга).

Для понимания того, как проверить исправность линий PCI-E видеочипа, далее приводится информация относительно обмена данными между видеопроцессором и материнской платой.

Как производится обмен между PCI-E устройствами

Обмен данными с PCI-E устройством по каждой линии производится по двум каналам (приемный, RX и передающий, TX).

Изображение, демонстрирующее процесс обмена данным по четырем линиям PCI-E:

Процессор видеокарты обрабатывает данные в виде бинарного кода в соответствии с алгоритмом, заданным программой (например, майнером) .

Связь между PCI-E устройствами (например, между видеокартой и материнской платой) организовывается на трех уровнях:

  • транзакционный (transaction layer) — формирует заголовок пакета и включает в него данные для обработки видеочипом;
  • уровень обмена данными (data link layer) — обеспечивает транспортировку пакетов данных между устройствами. На этом уровне используется три вида пакетов: TLP acknowledgement, flow control и power management;

  • физический (PHY layer) — формируются старт-стоповые импульсы тока с определенной полярностью, амплитудой и частотой, обозначающие начало и конец пакета, который передается по проводникам. На этом уровне работают цифровые и аналоговые электрические цепи, обеспечивающие необходимую полосу пропускания, скорость передачи данных и другие физические характеристики линии PCI-E.

Изображение, иллюстрирующее формирование пакета данных при обмене по линиям PCI-E:

Программное обеспечение (майнер) работает только с данными, находящимися внутри пакета, формируемого transaction layer:

Если часть этих данных теряется, то в майнере появляются ошибки.

Так как размер пакета ограничен, за единицу времени можно передать только небольшое количество информации. Для увеличения пропускной способности повышают частоту прохождения пакетов, применяют оптимизированную кодировку, а также увеличивают количество параллельно работающих линий PCI-E.

Каждая линия физически состоит из двух дифференциальных пар (приема и передачи), по которым производится обмен высокочастотными импульсными сигналами низкой амплитуды:

Проверка дифференциальных пар для обмена данными с PCI-E устройствами

Для проверки дифференциальных пар нужно четко уяснить расположение соответствующих им контактов и замерить сопротивление на каждой из них. Если есть существенные различия между полученными значениями, то соответствующие линии PCI-E вышли из строя.

При использовании нулевой линии обмен данными происходит через дифференциальные пары, выведенные на следующие контакты разъема PCI-E x1:

  • передача — B14, B15 (PETp0-PETn0);
  • прием — A16, A17 (PERp0-PERn0).

Иногда (в том числе и на китайской диагностической плате) эти контакты обозначаются:

  • HsOp(0) и HsOn (0) — приемник;
  • HsSIp(0) и HSIn(0) — передатчик.

Синхронизация обмена производится с помощью опорного сигнала (Clock Source) с материнской платы частотой 100 МГц, который передается на контакты A13, A14 (REFCLK+, REFCLK-) разъема PCI-E 1X). На видеокарте этот сигнал используется в качестве опорного для внутреннего PLL.

Схема электрических соединений при использовании устройства с одной линией PCI-E:

Материнская плата узнает о том, какое количество линий PCI-E нужно использовать для видеокарты (или другого устройства), исходя из потенциала на контактах PRSNT#1 и PRSNT#2.

При этом PRSNT#1 (A1) соединяется с землей, а PRSNT#2, соответствующий задействованному количеству линий PCI-E (x4, x8 или x16), соединяется с PRSNT#1:

Например, для работы в режиме PCIe 1x соединяются контакты PRSNT#1 (A1) и PRSNT#2 (B17):

Некоторые видеокарты могут не работать через райзер, если эти контакты не соединены между собой. Поэтому в большинстве райзеров для видеокарт контакты A1-B17 соединены на плате переходника USB 3.0 F-PCIe 1x. Они, как правило, имеют укороченную длину контактной дорожки.

Укороченный контакт на пине B17 (PRSNT#2), включающий режим PCIe 1x, соединен с контактом A1:

Благодаря этому даже PCI-E x16 видеокарта при работе через райзер автоматически переключается в режим PCI-E x1.

Для работы в режиме PCIe 8x соединяют PRSNT#1 (A1) с PRSNT#2 (B48), а для включения режима PCIe 16x соединяют PRSNT#1 (A1) с PRSNT#2 (B81).

Назначение контактов на разъемах PCI-E можно посмотреть в таблицах ниже:

Назначение контактов разъема PCIe 1x:

Pin Side B Connector Side A Connector
# Name Description Name Description
1 +12v +12 volt power PRSNT#1 Hot plug presence detect
2 +12v +12 volt power +12v +12 volt power
3 +12v +12 volt power +12v +12 volt power
4 GND Ground GND Ground
5 SMCLK SMBus clock JTAG2 TCK
6 SMDAT SMBus data JTAG3 TDI
7 GND Ground JTAG4 TDO
8 +3.3v +3.3 volt power JTAG5 TMS
9 JTAG1 +TRST# +3.3v +3.3 volt power
10 3.3Vaux 3.3v volt power +3.3v +3.3 volt power
11 WAKE# Link Reactivation PERST# PCI-Express Reset signal
Mechanical Key
12 RSVD Reserved GND Ground
13 GND Ground REFCLK+ Reference Clock
Differential pair
14 HSOp(0) Transmitter Lane 0,
Differential pair
REFCLK-
15 HSOn(0) GND Ground
16 GND Ground HSIp(0) Receiver Lane 0,
Differential pair
17 PRSNT#2 Hotplug detect HSIn(0)
18 GND Ground GND Ground

Для увеличения скорости обмена используется добавление дифпар, например, для PCI-E x4 — еще три линии (1, 2, 3) на передачу (B19-20, B23-24, B27-28) и три на прием (A21-22, A25-26, A29-30) и т.д.

PCI-Express 4x Connector Pin-Out

Pin Side B Connector Side A Connector
# Name Description Name Description
1 +12v +12 volt power PRSNT#1 Hot plug presence detect
2 +12v +12 volt power +12v +12 volt power
3 +12v +12 volt power +12v +12 volt power
4 GND Ground GND Ground
5 SMCLK SMBus clock JTAG2 TCK
6 SMDAT SMBus data JTAG3 TDI
7 GND Ground JTAG4 TDO
8 +3.3v +3.3 volt power JTAG5 TMS
9 JTAG1 +TRST# +3.3v +3.3 volt power
10 3.3Vaux 3.3v volt power +3.3v +3.3 volt power
11 WAKE# Link Reactivation PERST# PCI-Express Reset signal
Mechanical Key
12 RSVD Reserved GND Ground
13 GND Ground REFCLK+ Reference Clock
Differential pair
14 HSOp(0) Transmitter Lane 0,
Differential pair
REFCLK-
15 HSOn(0) GND Ground
16 GND Ground HSIp(0) Receiver Lane 0,
Differential pair
17 PRSNT#2 Hotplug detect HSIn(0)
18 GND Ground GND Ground
19 HSOp(1) Transmitter Lane 1,
Differential pair
RSVD Reserved
20 HSOn(1) GND Ground
21 GND Ground HSIp(1) Receiver Lane 1,
Differential pair
22 GND Ground HSIn(1)
23 HSOp(2) Transmitter Lane 2,
Differential pair
GND Ground
24 HSOn(2) GND Ground
25 GND Ground HSIp(2) Receiver Lane 2,
Differential pair
26 GND Ground HSIn(2)
27 HSOp(3) Transmitter Lane 3,
Differential pair
GND Ground
28 HSOn(3) GND Ground
29 GND Ground HSIp(3) Receiver Lane 3,
Differential pair
30 RSVD Reserved HSIn(3)
31 PRSNT#2 Hot plug detect GND Ground
32 GND Ground RSVD Reserved

PCI-Express 8x Connector Pin-Out

Pin Side B Connector Side A Connector
# Name Description Name Description
1 +12v +12 volt power PRSNT#1 Hot plug presence detect
2 +12v +12 volt power +12v +12 volt power
3 +12v +12 volt power +12v +12 volt power
4 GND Ground GND Ground
5 SMCLK SMBus clock JTAG2 TCK
6 SMDAT SMBus data JTAG3 TDI
7 GND Ground JTAG4 TDO
8 +3.3v +3.3 volt power JTAG5 TMS
9 JTAG1 +TRST# +3.3v +3.3 volt power
10 3.3Vaux 3.3v volt power +3.3v +3.3 volt power
11 WAKE# Link Reactivation PERST# PCI-Express Reset signal
Mechanical Keycard
12 RSVD Reserved GND Ground
13 GND Ground REFCLK+ Reference Clock
Differential pair
14 HSOp(0) Transmitter Lane 0,
Differential pair
REFCLK-
15 HSOn(0) GND Ground
16 GND Ground HSIp(0) Receiver Lane 0,
Differential pair
17 PRSNT#2 Hotplug detect HSIn(0)
18 GND Ground GND Ground
19 HSOp(1) Transmitter Lane 1,
Differential pair
RSVD Reserved
20 HSOn(1) GND Ground
21 GND Ground HSIp(1) Receiver Lane 1,
Differential pair
22 GND Ground HSIn(1)
23 HSOp(2) Transmitter Lane 2,
Differential pair
GND Ground
24 HSOn(2) GND Ground
25 GND Ground HSIp(2) Receiver Lane 2,
Differential pair
26 GND Ground HSIn(2)
27 HSOp(3) Transmitter Lane 3,
Differential pair
GND Ground
28 HSOn(3) GND Ground
29 GND Ground HSIp(3) Receiver Lane 3,
Differential pair
30 RSVD Reserved HSIn(3)
31 PRSNT#2 Hot plug detect GND Ground
32 GND Ground RSVD Reserved
33 HSOp(4) Transmitter Lane 4,
Differential pair
RSVD Reserved
34 HSOn(4) GND Ground
35 GND Ground HSIp(4) Receiver Lane 4,
Differential pair
36 GND Ground HSIn(4)
37 HSOp(5) Transmitter Lane 5,
Differential pair
GND Ground
38 HSOn(5) GND Ground
39 GND Ground HSIp(5) Receiver Lane 5,
Differential pair
40 GND Ground HSIn(5)
41 HSOp(6) Transmitter Lane 6,
Differential pair
GND Ground
42 HSOn(6) GND Ground
43 GND Ground HSIp(6) Receiver Lane 6,
Differential pair
44 GND Ground HSIn(6)
45 HSOp(7) Transmitter Lane 7,
Differential pair
GND Ground
46 HSOn(7) GND Ground
47 GND Ground HSIp(7) Receiver Lane 7,
Differential pair
48 PRSNT#2 Hot plug detect HSIn(7)
49 GND Ground GND Ground

PCI-Express 16x Connector Pin-Out

Pin Side B Connector Side A Connector
# Name Description Name Description
1 +12v +12 volt power PRSNT#1 Hot plug presence detect
2 +12v +12 volt power +12v +12 volt power
3 +12v +12 volt power +12v +12 volt power
4 GND Ground GND Ground
5 SMCLK SMBus clock JTAG2 TCK
6 SMDAT SMBus data JTAG3 TDI
7 GND Ground JTAG4 TDO
8 +3.3v +3.3 volt power JTAG5 TMS
9 JTAG1 +TRST# +3.3v +3.3 volt power
10 3.3Vaux 3.3v volt power +3.3v +3.3 volt power
11 WAKE# Link Reactivation PERST# PCI-Express Reset signal
Mechanical Key
12 RSVD Reserved GND Ground
13 GND Ground REFCLK+ Reference Clock
Differential pair
14 HSOp(0) Transmitter Lane 0,
Differential pair
REFCLK-
15 HSOn(0) GND Ground
16 GND Ground HSIp(0) Receiver Lane 0,
Differential pair
17 PRSNT#2 Hotplug detect HSIn(0)
18 GND Ground GND Ground
19 HSOp(1) Transmitter Lane 1,
Differential pair
RSVD Reserved
20 HSOn(1) GND Ground
21 GND Ground HSIp(1) Receiver Lane 1,
Differential pair
22 GND Ground HSIn(1)
23 HSOp(2) Transmitter Lane 2,
Differential pair
GND Ground
24 HSOn(2) GND Ground
25 GND Ground HSIp(2) Receiver Lane 2,
Differential pair
26 GND Ground HSIn(2)
27 HSOp(3) Transmitter Lane 3,
Differential pair
GND Ground
28 HSOn(3) GND Ground
29 GND Ground HSIp(3) Receiver Lane 3,
Differential pair
30 RSVD Reserved HSIn(3)
31 PRSNT#2 Hot plug detect GND Ground
32 GND Ground RSVD Reserved
33 HSOp(4) Transmitter Lane 4,
Differential pair
RSVD Reserved
34 HSOn(4) GND Ground
35 GND Ground HSIp(4) Receiver Lane 4,
Differential pair
36 GND Ground HSIn(4)
37 HSOp(5) Transmitter Lane 5,
Differential pair
GND Ground
38 HSOn(5) GND Ground
39 GND Ground HSIp(5) Receiver Lane 5,
Differential pair
40 GND Ground HSIn(5)
41 HSOp(6) Transmitter Lane 6,
Differential pair
GND Ground
42 HSOn(6) GND Ground
43 GND Ground HSIp(6) Receiver Lane 6,
Differential pair
44 GND Ground HSIn(6)
45 HSOp(7) Transmitter Lane 7,
Differential pair
GND Ground
46 HSOn(7) GND Ground
47 GND Ground HSIp(7) Receiver Lane 7,
Differential pair
48 PRSNT#2 Hot plug detect HSIn(7)
49 GND Ground GND Ground
50 HSOp(8) Transmitter Lane 8,
Differential pair
RSVD Reserved
51 HSOn(8) GND Ground
52 GND Ground HSIp(8) Receiver Lane 8,
Differential pair
53 GND Ground HSIn(8)
54 HSOp(9) Transmitter Lane 9,
Differential pair
GND Ground
55 HSOn(9) GND Ground
56 GND Ground HSIp(9) Receiver Lane 9,
Differential pair
57 GND Ground HSIn(9)
58 HSOp(10) Transmitter Lane 10,
Differential pair
GND Ground
59 HSOn(10) GND Ground
60 GND Ground HSIp(10) Receiver Lane 10,
Differential pair
61 GND Ground HSIn(10)
62 HSOp(11) Transmitter Lane 11,
Differential pair
GND Ground
63 HSOn(11) GND Ground
64 GND Ground HSIp(11) Receiver Lane 11,
Differential pair
65 GND Ground HSIn(11)
66 HSOp(12) Transmitter Lane 12,
Differential pair
GND Ground
67 HSOn(12) GND Ground
68 GND Ground HSIp(12) Receiver Lane 12,
Differential pair
69 GND Ground HSIn(12)
70 HSOp(13) Transmitter Lane 13,
Differential pair
GND Ground
71 HSOn(13) GND Ground
72 GND Ground HSIp(13) Receiver Lane 13,
Differential pair
73 GND Ground HSIn(13)
74 HSOp(14) Transmitter Lane 14,
Differential pair
GND Ground
75 HSOn(14) GND Ground
76 GND Ground HSIp(14) Receiver Lane 14,
Differential pair
77 GND Ground HSIn(14)
78 HSOp(15) Transmitter Lane 15,
Differential pair
GND Ground
79 HSOn(15) GND Ground
80 GND Ground HSIp(15) Receiver Lane 15,
Differential pair
81 PRSNT#2 Hot plug present detect HSIn(15)
82 RSVD#2 Hot Plug Detect GND Ground

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Chinese (Traditional) ZH-TW English EN French FR German DE Russian RU Spanish ES