Was sollen wir unseren PCI-E-Riser bauen?

Es war einmal, als ich einen Mini-Computer für mich zusammenbaute. Aber hier ist das Unglück - 3D-Modellierung und was für eine Sünde zu verbergen - banales Spielzeug ließ diese Box viel nachdenken und ich - nervös zu werden. Sie können jedoch nicht einfach eine Grafikkarte nehmen und daran anschließen - es gibt einen PCI-E X4-Steckplatz, aber im Gehäuse ist kein Platz. Und es wird nicht in der Lage sein, für Ernährung zu sorgen (wenn nicht über absolut preisgünstige Stecker gesprochen wird). Welche Möglichkeiten zur Lösung dieses Problems auf dem Markt sind, was nicht zu mir passte und was letztendlich passiert ist, werde ich in diesem Artikel beschreiben. Ich bitte um eine Katze, die keine Angst vor einer großen Anzahl von Bildern hat !

Prolog

Zum Anschließen einer Grafikkarte war ein PCI-E-Riser mit 4 Leitungen und zusätzlichem Netzteil erforderlich, das gesteuert werden kann, wenn das Netzteil separat ist. So verschwinden die üblichen Loopback-Kabel und viele schmerzlich vertraute sofort, da ein Riser mit einem USB-Kabel als Schnittstelle abgebaut wird.


Massenprodukte mit Massenqualität

Aber hier ist, was meine Fragen im riesigen Netzwerk mehr oder weniger befriedigt:

• PE4C V4.1 - Zunächst einmal passte die im Steckplatz installierte Karte in Bezug auf die Abmessungen offensichtlich nicht in meinen PC. Und die HDMI-Kabel selbst sind ziemlich robust, und es gibt zwei davon! Und der Preis von ~ 140 Dollar schien mir nicht ganz menschlich zu sein.
  
  
  

• EXP GDC - es gab eine Version für den pci-e x4-Steckplatz, aber es hatte auch einen unmenschlichen Preis, 2 HDMI-Kabel, die bereits zuvor gesehen wurden. Jetzt kann ich ihr Bild nicht einmal finden - es wurde selten außerhalb Chinas verkauft. Für den PCI-E x4-Steckplatz ist die Karte jedoch noch größer als der PE4C
  
  
  Version für M2. Und für einen normalen PCI-E-Steckplatz ist es, als wäre nichts verschwunden
  

• Riser von ADT-Link - zum Zeitpunkt meines Werfens war nicht vertreten. Und jetzt gibt es nicht viele Informationen über sie. Aber es kam mir sehr seltsam vor, den Preis des Geräts so stark von der Länge des Kabels zu unterscheiden.
  
  
  

Da ich keine passende Lösung für mich fand, musste ich zwischen zwei Optionen wählen - um zu punkten oder um es selbst zu tun. Es ist klar, dass für die erste Option der Artikel dazu vervollständigt werden könnte, aber ich werde wahrscheinlich fortfahren.

Design

Nachdem in verschiedenen Communities über dieses Thema gesprochen wurde, wurde beschlossen, den Riser universell und nicht nur für sich selbst zu gestalten, damit er ohne Einschränkung auf nur 4 Datenleitungen mit einem Laptop (über Mini Pci-E, M2 oder sogar MXM) und einem Computer im x16-Steckplatz verbunden werden kann !

Hier ist die Liste der Anforderungen, die ich an mich selbst gestellt habe:

• Die Stromversorgung beträgt nur 12V. 3,3 V empfangen am Riser selbst mit einem DC-DC-Wandler.
• Energieverwaltung unabhängig von der Art des verwendeten Netzteils (verwaltet von ATX oder normalem Netzteil bei 12 V)
• Anschluss verschiedener Adapter über abnehmbare Kabel des gleichen Typs (ohne Löten).
• Teilen Sie die x16-Schnittstelle in 4 Gruppen auf. Für die x1-x4-Schnittstelle - 1 Kabel, x8 - 2 Kabel und 4 Kabel für x16.
• Manchmal beobachtete ich eine Situation, in der eine über EXP GDC an einen Laptop angeschlossene Grafikkarte mit einem Laptop-Netzteil mit 19 V versorgt wurde (es gibt einen Anschluss, den Sie anschließen müssen) und bewegt wurde, um eine Anzeige der Eingangsspannung innerhalb des akzeptablen Bereichs hinzuzufügen: 12 V ± 5%.

Implementierung

Wunschliste beschrieben, Mut hat sich genug angesammelt - es ist Zeit umzusetzen! Riser ist im Wesentlichen ein Verlängerungskabel. Und das Kabel ist sein Hauptteil. Als solche wurden verschiedene LVDS-Kabel verwendet - die sogenannte Mikrokoaxialkabelanordnung. Sie werden häufig verwendet, um Anzeigematrizen verschiedener Geräte zu verbinden.


Nacktes Kabel 18+


30 Kerne und nur 2 mm Durchmesser

Obwohl es äußerst schwierig ist, sie im offenen Verkauf zu finden, gelang es mir, einen Hersteller in China zu finden, der bereit war, solche Kabel in jeder Menge (sogar 1 Stück) beliebiger Länge und mit einem geeigneten Stecker herzustellen.

Als die Auswahl des Schnittstellenkabels vorbei war, konnte ich endlich eine Platinen-Riser-Platine und die Auswahl der Komponenten entwickeln. Am Ende wurden die entwickelten Boards bestellt, die Komponenten gekauft und alles zusammengestellt:


Brett oben


Bodenplatte

1. 8-poliger Stromanschluss (maximal 15 A Strom), kombiniert mit dem Freigabesignal (für ATX-Netzteile)
2. Die Anzeigeschaltung der Versorgungsspannung innerhalb akzeptabler Grenzen (+ 12V ± 5%) am Fensterkomparator. Grüne LED - Spannung ist normal, rot - außerhalb des Bereichs
3. Energieverwaltung - Mosfet, falls die Stromquelle ohne Steuerung verwendet wird und das PS ON-Signal ausgegeben wird. Das Steuersignal ist eine 3,3-V-Stromversorgung auf dem Host
4. Step-down DC \ DC, um 3.3V zu erhalten
5. Kühleranschluss
6. LVDS-Anschlüsse für Schnittstellenkabel
7. PCI-E x16-Steckplatz
8. Schutz gegen Kurzschluss und Überspannung - Sicherung und TVS-Diode.
9. Anschließen zusätzlicher Grafikkartenstromversorgung

Auf der anderen Seite des Kabels befindet sich die Adapterplatine für den Endgerätesteckplatz:



Ein wesentlicher Nachteil einer solchen Lösung (wie bei Analoga) besteht darin, dass Sie einen Riser nicht schnell anschließen / trennen können, ohne einen Laptop / Computer zerlegen zu müssen. Und die Steckverbinder selbst sind nicht für den externen Gebrauch vorgesehen und weisen eine geringe mechanische Festigkeit und geringe Ressourcen auf. Deshalb habe ich hier zusätzlich einen solchen Adapter mit zuverlässigeren Steckern hergestellt (das Kabel selbst mit solchen Steckern kann nicht sofort hergestellt werden ... für angemessenes Geld):


Ähnliche Anschlüsse wurden in Dockingstationen für Smartphones, Tablets und andere Geräte verwendet.


Verbindung mit 2 Kabeln, und diese Adapter verbinden sie

Testen

Alle Komponenten auf den Platinen sind verlötet, Kabel sind angeschlossen - es ist Zeit, die Daumen zu drücken und zu testen!


Auf dem Foto ist ein Prototyp und unterscheidet sich von der endgültigen Version.


Da sie mit 2 Schnittstellenkabeln verbunden sind, haben wir PCI-E x8.


Beim Bestehen verschiedener Tests gab es keine Probleme und die Grafikkarte arbeitete unter Last stabil und die Busfrequenz erhöhte sich (gen3)

Zum Testen gelang es mir, einen Laptop mit einem M2 Key M-Steckplatz mit NVME-Unterstützung zu bekommen - MSI GE62 6QD. Für den Prototyp wurde jedoch ein Adapter mit M + B-Tasten für eine größere Vielseitigkeit hergestellt, sodass nur 2 von 4 verfügbaren Zeilen verwendet werden können:


Da es sich um einen Prototyp handelt, sind die Verwendung von Klebeband und das Entfernen von DC / DC auf einer separaten Platine durchaus angemessen


Starten eines Laptops mit EGPU. Das Netzteil startet automatisch, wenn Sie den Laptop einschalten


Aufgrund des Vorhandenseins einer integrierten und diskreten Grafikkarte im Laptop musste ich an der Installation von Treibern basteln


Unter Last arbeiten

Leider standen mir diese Drüsen für sehr kurze Zeit zur Verfügung und ich konnte nach Erhalt der endgültigen Version des Risers keinen detaillierteren Test durchführen. Es war also notwendig, sich nur mit solchem ​​Eisen zufrieden zu geben:

• MP Asus Q87T
• CPU Core I3 4150T
• RAM 2 * 4 GB entscheidender DDR3L SO-DIMM PC-12800
• Wi-Fi / BT Intel Dualband Wireless-AC 7260
• SSD mSATA 120 GB Crucial M500
• HDD 2.5` Seagate Momentus 500GB
• MSI RX 560 4 GB

Für das, was wirklich alles angefangen hat

Natürlich ist die Konfiguration alles andere als produktiv und hat in verschiedenen Tests nicht funktioniert, um einen signifikanten Vorteil aus der Verbindung über den x4-Bus anstelle von x1 zu ziehen. Oft ruhte alles auf einem schwachen Eisen.


Fehlerquote

Spiele vom Typ MOBA (z. B. WOT) zeigten in dieser Konfiguration Gleichgültigkeit gegenüber dem Bus. Wenn ausreichend Videospeicher vorhanden ist, müssen keine Daten an geschlossenen kleinen Orten geladen werden.

Aber in Online-Spielen mit einer offenen Welt, insbesondere an Orten der Massenversammlung von Spielern, ist der Unterschied ziemlich deutlich. Hier sind 3 FPS-Messungen in der Schwarzen Wüste:

Pläne und Ergebnisse

Obwohl das Projekt als universell und nicht nur für sich selbst konzipiert wurde, fand es nicht viel Popularität. Überhaupt nicht gefunden. Ich bekam jedoch, was ich wollte und unschätzbare Erfahrung und Wissen. Wie sie sagen, ist ein negatives Ergebnis auch ein Ergebnis!

Sie fragen mich auch oft, warum ich nicht versucht habe, Unterstützung für die jetzt modische Thunderbolt3-Schnittstelle zu implementieren. Das Problem ist, dass für diese Schnittstelle eine Lizenz von Intel erforderlich ist. Und sie geben nicht nur Unterlagen für die Controller. Es gibt sogar einen engen Kreis von Entwicklern von Lösungen für Thunderbolt3 unter der Schirmherrschaft desselben Intel. Natürlich haben sie mich dort nicht akzeptiert.

Es gab zwar Gerüchte, dass diese Schnittstelle offen und für jedermann zugänglich sein wird, aber im Moment handelt es sich nur um Gerüchte und der Standard ist geschlossen geblieben. Aber ich würde gerne versuchen, das Projekt in diese Richtung zu entwickeln.

Es gab einige Fragen zur Möglichkeit, anstelle von MXM-Grafikkarten eine Verbindung herzustellen. Es gab Pläne für eine solche Option, aber ich musste sie aus zwei Gründen aufgeben - die Mittel für Forschung und Entwicklung gingen zu Ende und ich hatte nichts, an dem ich sie testen konnte.

Im Allgemeinen freue ich mich sehr über Kommentare und Vorschläge der Händler. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

PS

Da dies im Allgemeinen meine erste Erfahrung bei der Entwicklung eines elektronischen Geräts ist, musste ich mich in dieser Hinsicht an erfahrenere Personen wenden. Daher möchte ich NordicEnergy und Paging für die Ratschläge und Antworten auf meine (manchmal albernen) Fragen ein großes Dankeschön aussprechen !

Projektdateien