O que devemos construir nosso riser PCI-E

Era uma vez eu montar um mini-computador para mim. Mas aqui está o infortúnio - modelagem em 3D e que pecado esconder - brinquedos banais fizeram com que essa caixa tivesse muito em que pensar, e eu - em ficar nervosa. Mas você não pode simplesmente pegar e conectar uma placa de vídeo a ela - existe um slot PCI-E X4, mas não há espaço no gabinete. E não será capaz de fornecer nutrição (se não for para falar de plugues absolutamente orçamentários). Quais são as opções para solucionar esse problema no mercado, o que não combina comigo e o que acabou acontecendo, tentarei descrever neste artigo. Peço um gato que não tenha medo de um grande número de fotos !

Prólogo

Para conectar uma placa de vídeo, era necessário um riser PCI-E de 4 linhas com fonte de alimentação adicional, com a capacidade de controlá-la se a fonte de alimentação estiver separada. Portanto, os cabos de loopback habituais e muitos dolorosamente familiares desaparecem imediatamente devido à mineração de um riser com um cabo USB como interface.


Produtos a granel com qualidade em massa

E aqui está uma das mais ou menos satisfatórias que minhas consultas podem ser encontradas na vasta rede:

• PE4C V4.1 - em primeiro lugar, a placa instalada no slot obviamente não se encaixava no meu PC em termos de dimensões. E os cabos HDMI em si são bem resistentes, e existem 2 deles! E o preço de ~ $ 140 me pareceu não muito humano.
  
  
  

• EXP GDC - havia uma versão para o slot pci-e x4, mas também tinha um preço desumano, 2 cabos HDMI já vistos antes. Agora nem consigo encontrar a foto dela - ela raramente era vendida fora da China. Mas para o slot pci-e x4, a placa é ainda maior que a do PE4C
  
  
  Versão para M2. E para um slot PCI-E comum, é como se nada tivesse desaparecido
  

• Riser do ADT-Link - no momento do meu lançamento não estava representado. E agora não há muita informação sobre eles. Mas me pareceu extremamente estranho variar tanto o preço do dispositivo quanto o comprimento do cabo.
  
  
  

Não encontrando uma solução adequada para mim, tive que escolher entre duas opções - pontuar ou fazer nós mesmos. É claro que, para a primeira opção, o artigo pode ser concluído sobre isso, mas provavelmente continuarei.

Desenho

Tendo conversado em várias comunidades dedicadas a esse tópico, foi decidido tornar o riser universal, e não apenas para si - para que ele possa se conectar a um laptop (via Mini Pci-E, M2 ou até MXM) e a um computador no slot x16 sem restrição para apenas 4 linhas de dados !

Aqui está a lista de requisitos que eu defini para mim:

• A fonte de alimentação é apenas 12v. 3.3v recebe no próprio riser usando um conversor dc-dc.
• Gerenciamento de energia, independentemente do tipo de PSU usada (gerenciada pelo ATX ou PSU comum a 12v)
• Conexão de vários adaptadores através de cabos destacáveis ​​do mesmo tipo (sem solda).
• Divida a interface x16 em 4 grupos. Assim, para a interface x1-x4 - 1 cabo, x8 - 2 cabos e 4 cabos para x16.
• Às vezes, observei uma situação em que uma placa de vídeo conectada a um laptop via EXP GDC era fornecida com uma fonte de alimentação de laptop a 19v (existe um conector, é necessário conectá-lo) e movi-me para adicionar uma indicação da tensão de entrada dentro da faixa aceitável: 12v ± 5%.

Implementação

Lista de desejos descrita, coragem acumulou o suficiente - é hora de implementar! O riser é essencialmente um cabo de extensão. E o cabo é sua parte principal. Como tal, foram utilizadas variedades de cabos LVDS - o chamado conjunto de cabos micro coaxiais. Eles são frequentemente usados ​​para conectar matrizes de exibição de vários dispositivos.


Cabo nu 18+


30 núcleos e apenas 2 mm de diâmetro

Embora seja extremamente difícil encontrá-los à venda, consegui encontrar um fabricante na China que estava pronto para fabricar esses cabos em qualquer quantidade (até 1 pc) de qualquer comprimento e com um conector adequado.

Quando a escolha do cabo de interface terminou, finalmente pude desenvolver uma placa riser de placa de circuito e a seleção de componentes. No final, as placas desenvolvidas foram encomendadas, os componentes foram comprados e tudo foi montado:


Topo da placa


Placa inferior

1. Conector de alimentação de 8 pinos (corrente máxima de 15 A), combinado com o sinal de habilitação (para fontes de alimentação ATX)
2. O circuito de exibição da tensão de alimentação dentro dos limites aceitáveis ​​(+ 12v ± 5%) no comparador de janelas. LED verde - a voltagem está normal, vermelho - fora da faixa
3. Gerenciamento de energia - Mosfet, caso a fonte de energia seja usada sem controle e o sinal PS ON seja emitido. O sinal de controle é uma fonte de alimentação de 3,3v no host
4. Abaixe DC \ DC para obter 3.3v
5. Conector do refrigerador
6. Conectores LVDS para cabos de interface
7. Slot PCI-E x16
8. Proteção contra curto-circuito e sobretensão - fusível e diodo TVS.
9. Conectando energia adicional da placa de vídeo

No outro lado do cabo, a placa adaptadora do slot do dispositivo final:



Uma desvantagem significativa dessa solução (como os análogos) é que você não pode conectar / desconectar rapidamente um riser sem precisar desmontar um laptop / computador. E os próprios conectores não se destinam ao uso externo e possuem baixa resistência mecânica e baixo recurso. Portanto, fiz aqui adicionalmente um adaptador com conectores mais confiáveis ​​(o próprio cabo com esses conectores não pode ser fabricado imediatamente ... por um preço razoável):


Conectores similares foram usados ​​em estações de acoplamento para smartphones, tablets e outros dispositivos.


Conexão usando 2 cabos, e esses adaptadores os conectam

Teste

Todos os componentes das placas são soldados, os cabos estão conectados - é hora de cruzar os dedos e testar!


Na foto é um protótipo e tem diferenças em relação à versão final.


Como eles se conectaram com 2 cabos de interface, obtivemos o PCI-E x8.


Ao passar em vários testes, não houve problemas e a placa de vídeo funcionou de maneira estável com carga e a frequência do barramento aumentou (gen3)

Para testar, consegui um laptop com um slot M2 Key M com suporte NVME - MSI GE62 6QD. Porém, para o protótipo, foi feito um adaptador com teclas M + B para maior versatilidade, portanto, é possível usar apenas 2 linhas de 4 disponíveis:


Por ser um protótipo, o uso de fita isolante e a remoção de dc / dc em uma placa separada são bastante apropriados


Iniciando um laptop com EGPU. A PSU inicia automaticamente quando você liga o laptop


Devido à presença de uma placa gráfica integrada e discreta no laptop, tive que mexer na instalação de drivers


Trabalhar sob carga

Infelizmente, essas glândulas estavam à minha disposição por um tempo muito curto e não pude realizar um teste mais detalhado depois de receber a versão final do riser. Portanto, era necessário se contentar apenas com esse ferro:

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

Por uma questão de como tudo foi realmente iniciado

Obviamente, a configuração está longe de ser produtiva e não deu certo em vários testes para obter uma vantagem significativa ao se conectar via barramento x4 em vez de x1. Muitas vezes, tudo descansava em um ferro fraco.


Margem de erro

Jogos do tipo MOBA (WOT, por exemplo) mostraram indiferença ao barramento nessa configuração - se houver uma quantidade suficiente de memória de vídeo, não será necessário carregar dados em locais pequenos fechados.

Mas em jogos online com um mundo aberto, especialmente em locais de encontro em massa de jogadores, a diferença é bastante perceptível. Aqui estão três medidas de FPS no Deserto Negro:

Planos e resultados

Embora o projeto tenha sido concebido como universal e não apenas para si, ele não encontrou muita popularidade. Nem um pouco encontrado. No entanto, consegui o que queria e experiência e conhecimento inestimáveis. Como se costuma dizer, um resultado negativo também é um resultado!

Eles também costumam me perguntar por que eu não tentei implementar o suporte para a interface Thunderbolt3 agora na moda. O problema é que essa interface exigirá licenciamento da Intel. E eles não fornecerão apenas documentação para os controladores. Existe até um círculo restrito de desenvolvedores de soluções no Thunderbolt3 sob o patrocínio da mesma Intel. Naturalmente, eles não me aceitaram lá.

Embora houvesse rumores de que essa interface será aberta e acessível a todos, mas no momento são apenas rumores e o padrão permaneceu fechado. Mas eu adoraria tentar desenvolver o projeto nessa direção.

Havia algumas perguntas sobre a opção de conexão em vez das placas de vídeo MXM. Havia planos para essa opção, mas tive que abandoná-la por dois motivos - os fundos para P&D chegaram ao fim e não havia nada para testá-la.

Em geral, ficarei muito feliz em ouvir comentários e sugestões dos vendedores ambulantes. Obrigado pela atenção!

PS

Como essa é geralmente a minha primeira experiência no desenvolvimento de um dispositivo eletrônico, tive que recorrer a pessoas mais experientes nesse sentido. Quero agradecer à NordicEnergy and Paging pelos conselhos e respostas às minhas perguntas (às vezes tolas)!

Arquivos de projeto