¿Qué debemos construir nuestro elevador PCI-E

Érase una vez que estaba armando una mini computadora para mí. Pero aquí está la desgracia: el modelado 3D y qué pecado esconder: los juguetes banales hicieron que esta caja tuviera mucho en qué pensar, y yo, que me pusiera nervioso. Pero no puede simplemente tomar y conectarle una tarjeta de video; hay una ranura PCI-E X4, pero no hay espacio en el estuche. Y no podrá proporcionar nutrición (si no hablar de tapones absolutamente económicos). Qué opciones para resolver este problema están en el mercado, qué no me convenía y qué sucedió en última instancia, intentaré describirlo en este artículo. ¡Pido un gato que no le tenga miedo a una gran cantidad de fotos !

Prologo

Para conectar una tarjeta de video, se requería una tarjeta vertical PCI-E con 4 líneas con una fuente de alimentación adicional con la capacidad de controlarla si la fuente de alimentación está separada. Por lo tanto, los cables de bucle invertido habituales y muchos dolorosamente familiares desaparecen inmediatamente debido a la extracción de un elevador con un cable USB como interfaz.


Productos a granel con calidad masiva

Y aquí está una de las consultas más o menos satisfactorias que se pueden encontrar en la vasta red:

• PE4C V4.1 : en primer lugar, la placa instalada en la ranura obviamente no cabía en mi PC en términos de dimensiones. Y los cables HDMI en sí mismos son bastante resistentes, ¡y hay 2 de ellos! Y el precio de ~ $ 140 me pareció no muy humano.
  
  
  

• EXP GDC : había una versión para la ranura pci-e x4, pero también tenía un precio inhumano, 2 cables HDMI ya vistos anteriormente. Ahora ni siquiera puedo encontrar su foto: rara vez se vendió fuera de China. Pero para la ranura pci-e x4, la placa es incluso más grande que la PE4C
  
  
  Versión para M2. Y para una ranura PCI-E normal, es como si nada hubiera desaparecido
  

• Elevador de ADT-Link : en el momento de mi lanzamiento no estaba representado. Y ahora no hay mucha información sobre ellos. Pero me pareció tremendamente extraño variar tanto el precio del dispositivo de la longitud del cable.
  
  
  

Al no encontrar una solución adecuada para mí, tuve que elegir entre dos opciones: anotar o hacerlo nosotros mismos. Está claro que para la primera opción el artículo podría completarse sobre esto, pero probablemente continuaré.

Diseño

Habiendo hablado en varias comunidades dedicadas a este tema, se decidió hacer que el elevador sea universal, y no solo por sí mismo, para que pueda conectarse a una computadora portátil (a través de Mini Pci-E, M2 o incluso MXM) y a una computadora en la ranura x16 sin restricción a solo 4 líneas de datos !

Aquí está la lista de requisitos que establecí para mí:

• La fuente de alimentación es de solo 12v. 3.3v recibe en el riser mismo usando un convertidor dc-dc.
• Administración de energía independientemente del tipo de PSU utilizada (administrada por ATX o PSU normal a 12v)
• Conexión de varios adaptadores mediante cables desmontables del mismo tipo (sin soldar).
• Divide la interfaz x16 en 4 grupos. Por lo tanto, para la interfaz x1-x4: 1 cable, x8 - 2 cables y 4 cables para x16.
• La situación a veces observada por mí cuando la tarjeta de video conectada a la computadora portátil a través de EXP GDC se suministró con una fuente de alimentación para computadora portátil a 19v (hay un conector, debe enchufarla) movida para agregar una indicación del voltaje de entrada dentro de los límites permitidos: 12v ± 5%.

Implementación

Lista de deseos descrita, el coraje se ha acumulado lo suficiente, ¡es hora de implementarlo! Riser es esencialmente un cable de extensión. Y el cable es su parte principal. Como tal, se utilizaron variedades de cables LVDS, el llamado conjunto de cable micro coaxial. A menudo se usan para conectar matrices de pantalla de varios dispositivos.


Cable desnudo 18+


30 núcleos y solo 2 mm de diámetro

Aunque es extremadamente difícil encontrarlos en una venta abierta, logré encontrar un fabricante en China que estuviera listo para fabricar tales cables en cualquier cantidad (incluso 1 PC) de cualquier longitud y con un conector adecuado.

Cuando terminó la elección del cable de interfaz, finalmente pude desarrollar una placa vertical de placa de circuito y la selección de componentes. Al final, se ordenaron las placas desarrolladas, se compraron los componentes y se armó todo:


Tablero superior


Tablero inferior

1. Conector de alimentación de 8 pines (corriente máxima de 15 A), combinado con la señal de habilitación (para fuentes de alimentación ATX)
2. El circuito de visualización de la tensión de alimentación dentro de los límites aceptables (+ 12v ± 5%) en el comparador de ventanas. LED verde - el voltaje es normal, rojo - fuera de rango
3. Administración de energía: Mosfet en caso de que la fuente de alimentación se use sin control y se emita la señal PS ON. La señal de control es una fuente de alimentación de 3.3v en el host
4. Reduzca DC \ DC para obtener 3.3v
5. Conector del refrigerador
6. Conectores LVDS para cables de interfaz.
7. Ranura PCI-E x16
8. Protección contra cortocircuito y sobretensión: fusible y diodo TVS.
9. Conexión de energía adicional de la tarjeta de video

En el otro lado del cable, la placa del adaptador para la ranura del dispositivo final:



Una desventaja significativa de tal solución (como con los análogos) es que no puede conectar / desconectar rápidamente un elevador sin tener que desmontar una computadora portátil / computadora. Y los conectores en sí mismos no están destinados para uso externo y tienen baja resistencia mecánica y bajos recursos. Por lo tanto, también hice aquí un adaptador con conectores más confiables (el cable con dichos conectores no se puede fabricar de inmediato ... por dinero razonable):


Se utilizaron conectores similares en estaciones de acoplamiento para teléfonos inteligentes, tabletas y otros dispositivos.


Conexión mediante 2 cables, y estos adaptadores los conectan

Prueba

Todos los componentes de las placas están soldados, los cables están conectados, ¡es hora de cruzar los dedos y probar!


En la foto hay un prototipo y tiene diferencias con la versión final.


Como se conectaron con 2 cables de interfaz, obtuvimos PCI-E x8.


Al pasar varias pruebas, no hubo problemas y la tarjeta de video funcionó de manera estable bajo carga, y la frecuencia del bus aumentó (gen3)

Para las pruebas, logré obtener una computadora portátil con una ranura M2 Key M con soporte NVME: MSI GE62 6QD. Pero para el prototipo, se hizo un adaptador con teclas M + B para una mayor versatilidad, por lo que es posible usar solo 2 líneas de las 4 disponibles:


Como era un prototipo, el uso de cinta aislante y la eliminación de CC / CC en una placa separada son bastante apropiados.


Inicio de una computadora portátil con EGPU. La fuente de alimentación se inicia automáticamente cuando enciende la computadora portátil


Debido a la presencia de una tarjeta gráfica integrada y discreta en la computadora portátil, tuve que jugar con la instalación de controladores


Trabajar bajo carga

Desafortunadamente, estas glándulas estuvieron a mi disposición por un tiempo muy corto y no pude realizar una prueba más detallada después de recibir la versión final del elevador. Entonces era necesario contentarse solo con tal hierro:

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

Por el bien de lo que todo comenzó realmente

Por supuesto, la configuración está lejos de ser productiva y no funcionó en varias pruebas para obtener una ventaja significativa al conectarse a través del bus x4 en lugar de x1. A menudo todo descansaba sobre un hierro débil.


Margen de error

Los juegos del tipo MOBA (WOT, por ejemplo) mostraron indiferencia hacia el bus en esta configuración: si hay una cantidad suficiente de memoria de video, no hay necesidad de cargar datos en ubicaciones pequeñas y cerradas.

Pero en los juegos en línea con un mundo abierto, especialmente en lugares de reunión masiva de jugadores, la diferencia es bastante notable. Aquí hay 3 medidas de FPS en Black Desert:

Planes y resultados

Aunque el proyecto fue concebido como universal y no solo para sí mismo, no encontró mucha popularidad. No se encuentra en absoluto. Sin embargo, obtuve lo que quería e invaluable experiencia y conocimiento. Como dicen, ¡un resultado negativo también es un resultado!

También a menudo me preguntan por qué no intenté implementar el soporte para la interfaz de Thunderbolt3, ahora de moda. El problema es que esta interfaz requerirá una licencia de Intel. Y no solo darán ninguna documentación para los controladores. Incluso hay un círculo estrecho de desarrolladores de soluciones en Thunderbolt3 bajo el patrocinio del mismo Intel. Naturalmente, no me aceptaron allí.

Aunque hubo rumores de que esta interfaz será abierta y accesible para todos, pero por el momento son solo rumores y el estándar se ha mantenido cerrado. Pero me encantaría intentar desarrollar el proyecto en esta dirección.

Hubo bastantes preguntas sobre la opción de conectarse en lugar de las tarjetas de video MXM. Había planes para tal opción, pero tuve que abandonarla por dos razones: los fondos para I + D llegaron a su fin y no tenía nada para probarlo.

En general, estaré muy contento de escuchar comentarios y sugerencias de los vendedores ambulantes. Gracias por su atencion!

PS

Dado que esta es generalmente mi primera experiencia en el desarrollo de un dispositivo electrónico, tuve que recurrir a personas con más experiencia en este aspecto, por lo que quiero agradecer a NordicEnergy and Paging por el consejo y las respuestas a mis preguntas (a veces tontas).

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