Сколько питания нужно материнской плате
Обеспечение питания – одна из наиболее сложных задач при разработке современных процессоров. Сеть доставки питания (power delivery network, PDN) должна отвечать повышенным требованиям современной КМОП-технологии, обеспечивать питание с высокой эффективностью и быстро реагировать на изменения в энергопотреблении.
И эти проблемы встречаются как у смартфонов с потреблением в 1 Вт, так и у серверных процессоров на 200 Вт и массивных ускорителей машинного обучения – к примеру, Cerebras CS-1 на 15 кВт. Для работы с заданной тактовой частотой каждому транзистору и каждой схеме современного чипа требуется питание с правильным напряжением. Если напряжение будет слишком низким, элементы схемы будут переключаться медленно, что приведёт к появлению ошибок, проблемам со стабильностью и другим неожиданным отказам.
Из-за физики кремния КМОП обычно работает на напряжении в 1 В. Однако у современных технологий, использующих транзисторы FinFET и другие техники, номинальные напряжения могут находиться в диапазоне от 0,65 В до 1,2 В. Инновационные схемы могут использовать напряжение питания, близкое к пороговому значению транзисторов (near-threshold voltage, NTV) – эту технологию продемонстрировало исследование от Intel. И хотя процессоры, использующие NTV (к примеру, Ambiq Micro), уже появились в продаже, эта технология всё ещё довольно нова. Энергопотребление коммутационной схемы (такой, как процессор) пропорционально квадрату напряжения, поэтому для увеличения эффективности необходимо уменьшать напряжение. Для разработчиков чипов это классическая проблема поиска золотой середины: напряжение должно быть достаточно высоким для того, чтобы избежать ошибок, но не выше.
Однако работа под низким напряжением – это сложная задача в плане обеспечения питания, поскольку в этом случае к процессору нужно подводить большой ток. Возьмём современный серверный процессор – Intel Cascade Lake Xeon 14 нм. TDP у самых мощных процессоров этой модели достигают 205 Вт, что теоретически даёт нам ток в 205 А при напряжении в 1 В. На самом деле, конечно, процессоры устроены гораздо сложнее, и используют различные напряжения и схемы питания, однако такой простой пример будет полезен для понимания ситуации. Если энергопотребление процессора останется на том же уровне, а напряжение понизится до 0,75 В, это увеличит нужный ток до 274 А. И хотя передовые серверные процессоры от Intel довольно прожорливы, они не идут в сравнение с некоторыми ускорителями вычислений. К примеру Nvidia Volta V100 потребляет 450 Вт, некоторые будущие их процессоры будут есть уже по 600 Вт, и, как было упомянуто ранее, Cerebras CS-1 потребляет невероятные 15 кВт.
Обычно гораздо эффективнее получается передавать энергию при высоком напряжении и низком токе. Чем выше напряжение, тем меньше ток и тем меньше требуется проводов, что уменьшает стоимость системы. Кроме того, потери на сопротивление пропорциональны квадрату тока, поэтому увеличение напряжения и уменьшение тока понижает потери на сопротивление и увеличивает эффективность энергетической системы. Поэтому обычно линии электропередач работают с напряжением выше 110 кВ – и те же самые базовые принципы применимы и для сервера или дата-центра. Хотя некоторые сервера используют традиционные 12 В, некоторые из новых перешли на 48 В для эффективности – в особенности ускорители, потребляющие более 350 Вт.
Если свести всё это вместе, то теоретической целью обеспечения питания будет передача энергии по системе с максимально возможным напряжением, а потом преобразование в очень низкое и стабильное напряжение, для эффективных и стабильных вычислений.
Обеспечение системы питанием находит компромисс между быстродействием, эффективностью и стоимостью
При обеспечивании питанием высокоскоростных процессоров приходится обходить несметное количество проблем. В идеале, сеть доставки питания должна работать при высоком напряжении для эффективности передачи энергии, но в итоге выдавать низкое и стабильное напряжение для КМОП-логики, на которой реализован процессор. Преобразование питания, из переменного в постоянный ток, и из высокого в низкое напряжение должно быть максимально эффективным.
В то же время, ток, требуемый для работы процессора, постоянно меняется, реагируя на изменяющиеся условия работы – такие, как смесь инструкций или динамическое изменение напряжения. Для сглаживания этих почти мгновенных изменений и уменьшения шума в современных схемах почти на каждом уровне доставки питания, от материнской платы до кристалла процессора, используются развязывающие конденсаторы. Чем быстрее и отзывчивее сеть, тем меньше развязывающих конденсаторов ей требуется. Если взять сам процессор, то для него доступно несколько вариантов размещения конденсаторов на кристалле. Проще всего использовать обычные транзисторы, поскольку их легко разместить в рамках любого техпроцесса, однако они работают не очень эффективно. Многие производители предлагают конденсаторы улучшенной эффективности, созданные при помощи особых технологий или схем разработки — такие, как MIM-конденсаторы, и более редкие ТК, на кремнии или вставке.
Все эти переменные связаны между собой – техпроцесс, развязывающие конденсаторы, динамическое изменение напряжения и частоты, регуляторы напряжения – и разработчики процессоров обязаны учитывать их все, чтобы получать максимально возможные быстродействие, эффективность по минимальной цене.
Самостоятельная сборка системного блока — это не только увлекательное хобби, но и заметная экономия. Кроме того, это еще немного творчество — начиная с покупки именно тех устройств, которые вам нужны, и заканчивая точечной настройкой ПК. Однако новички могут долго не решаться на самостоятельную сборку системного блока. Тем, кто все еще не приобщился к данному занятию, и предназначен этот материал
Для этой сборки использовался блок питания Cooler Master MasterWatt на 500 Вт — это недорогая модель, мощность которой тем не менее вполне достаточна для стабильной работы всех комплектующих. БП — немодульный: в его конструкции не предусмотрено использование отстегивающихся проводов, однако во время сборки оказались задействованы все провода, кроме кабеля с разъемами MOLEX и FDD. На фотографии ниже показаны все коннекторы, которые есть у любого современного блока питания. Закономерна зависимость: чем выше мощность устройства — тем больше у него различных коннекторов. Например, Cooler Master MasterWatt 500 Вт подойдет только для игровых систем с одной видеокартой.
Коннекторы блока питания (слева направо): 20+4 пин для питания материнской платы; 4+4 пин для питания центрального процессора; PCI-E 6+2 для питания видеокарты; SATA для питания накопителей; MOLEX для питания накопителей, вентиляторов и прочей техники; FDD для питания флоппи-дисковода
Обратите внимание, что коннекторы кабелей для питания материнской платы, центрального процессора и видеокарты разделены. Естественно, это сделано специально, так как в продаже присутствуют комплектующие с разными разъемами. Честно скажу: плат с 20-контактным портом я уже очень давно не видел. А вот устройств с 4-контактным разъемом для питания центрального процессора в продаже находится предостаточно.
Расположение разъемов питания на материнских платах, как правило, не меняется. Это касается всех форм-факторов. В очень редких устройствах можно встретить два порта для питания CPU.
Некоторые БП не располагают таким количеством портов PCI-E. Либо этот блок питания не имеет необходимой мощности для стабильного питания видеокарты, либо производитель просто сэкономил на проводах. Во втором случае придется использовать переходник MOLEX-to-PCI-E. Часто он идет в комплекте с графическим адаптером.
Подключение кабелей блока питания к материнской плате, накопителям и видеокарте
Неправильно вставить разъемы блока питания в соответствующие порты на материнской плате и видеокарте не получится — все элементы оснащены защитой (хотя порой и находятся особо настырные умельцы). В итоге пара кабелей БП (4+4 и 20+4) подключаются к материнской плате, еще два — к SATA-накопителям. Два разъема PCI-E 6+2, необходимые для работы видеокарты, реализованы на одном проводе. MOLEX и FDD в случае с нашей сборкой остаются не у дел.
Непосредственно перед подключением всех кабелей необходимо закрепить сам блок питания. Для этого используем четыре винта, идущие в комплекте с корпусом. Затем протягиваем все провода (кроме кабеля с MOLEX, так как он не нужен в этой сборке) за заградительную стенку и поочередно подключаем их к материнской плате и накопителям. Кабель для видеокарты пока не трогаем.
После проделанной работы осталось совершить два действия: установить процессорную систему охлаждения и видеокарту. Сначала беремся за кулер. Так как в тестовом ПК используется необслуживаемая система водяного охлаждения, то необходимо начать с крепежа радиатора к одной из стенок. Как мы уже выяснили, Cooler Master MasterBox 5 MSI Edition поддерживает установку 120-мм односекционного радиатора СВО на задней стороне. Естественно, монтаж должен производиться таким образом, чтобы вентиляторы Cooler Master MasterLiquid 120 выдували воздух за пределы корпуса.
Перенос вентилятора с задней панели на переднюю, нанесение термопасты и установка СВО на заднюю панель
Поэтому первым делом снимаем 120-мм вентилятор с задней стенки и перемещаем его на переднюю панель, но таким образом, чтобы он работал на вдув. Для монтажа используем четыре крепежных винта с резьбой или же пластиковые клипсы из комплекта. Затем подключаем вентилятор к одному из 4-контактных разъемов на материнской плате, например к коннектору SYS_FAN4.
Теперь необходимо нанести термопасту на поверхность процессора. Для этого выдавливаем из тюбика, который идет в комплекте с системой охлаждения, небольшое количество жидкого вещества. Здесь главное не переборщить. Споры о том, как правильно наносить термопасту, не утихают до сих пор. Кто-то просто оставляет каплю термоинтерфейса ровно посередине крышки ЦП. Лично я пользуюсь пластиковой карточкой или картонной визиткой, при помощи которой размазываю пасту ровным слоем. Процессор и основание кулера предварительно протираются чистящей салфеткой или ватными палочками, смоченными какой-нибудь технической жидкостью (спиртом, растворителем или бензином «Нефрас»). Этим самым вы удалите жир и пыль с поверхности чипа и подошвы СО.
После нанесения термоинтерфейса остается только закрепить радиатор СВО на задней стенке корпуса, а водоблок с помпой — в процессорном гнезде. В комплекте с Cooler Master MasterLiquid 120 идет разветвитель, позволяющий подключить два вентилятора к одному 4-контактному разъему на материнской плате. Я использовал его. Выводим все провода от СВО через специальные отверстия за разделительную стенку и сразу же подводим их к соответствующим коннекторам: кабель от помпы — к порту PUMP_FAN1, кабель от вентиляторов — к порту CPU_FAN1.
Сначала снимаем две заглушки с задней стенки корпуса. Чаще всего графический адаптер устанавливается в первый (самый ближний к сокету) разъем PCI Express x16. MSI X370 GAMING PRO CARBON поддерживает технологии AMD CrossFire и NVIDIA SLI, позволяющие объединять в одной системе сразу несколько видеокарт. При желании второй 3D-ускоритель вы можете установить во второй PEG-слот.
В совсем дешевых корпусах заглушки придется выламывать, то есть обратно их закрепить не получится. А еще некоторые кейсы позволяют использовать длинные видеокарты только при условии, что заранее будет демонтирована корзина (или корзины) для накопителей.
Заключительный этап установки видеокарты — подключение к ней кабелей от блока питания.
Все разъемы подключены, и по факту системный блок готов к запуску. Советую подключить к нему кабель от монитора и произвести первый запуск. Если компьютер «завелся» при нажатии кнопки на корпусе, все вентиляторы вращаются, а на экране появилась заставка материнской платы, то все провода и разъемы подключены правильно. Можно выключить ПК и привести в порядок внешний вид системного блока. Если система вообще не стартует, а именно после нажатия на клавишу включения не вращаются лопасти вентиляторов, то первым делом проверяем, подключен ли внешний кабель к блоку питания, а также находится ли тумблер БП в положении «Вкл.». Далее смотрим на подключенный к материнской плате 24-контактный разъем. Возможно, он вставлен в порт материнской платы не до конца. Наконец, проверяем правильность подключения самой корпусной кнопки. Возможно, она неисправна — запустить систему в таком случае можно замыканием отверткой или ножницами контактов Power_SW на материнской плате. Если и это не помогает, то необходимо искать «виновника торжества». Начать стоит с блока питания, а именно взять другую, стопроцентно рабочую модель (например, попросить у знакомого) и попробовать запустить систему с ее помощью.
Если же по всем внешним признакам ПК запустился, но изображения на экране нет, то в ходе самостоятельной диагностики сначала проверяем, правильно ли мы подключили разъемы питания центрального процессора и видеокарты. Иногда таким образом себя ведут системы, у которых возникли проблемы совместимости с оперативной памятью. А еще черный экран может быть связан с устаревшей версией BIOS материнской платы, которая не распознает новый процессор. К примеру, такое возможно при покупке чипа поколения Intel Kaby Lake и матплаты на базе какого-либо чипсета сотой серии. Однако, как я уже говорил, вопросы совместимости комплектующих необходимо решать еще до покупки всех устройств.
Некоторые системные платы обладают специальными индикаторами, сигнализирующими о том, на какой стадии загрузки находится компьютер. Это может быть экран, отображающий сигналы POST. Расшифровку этих сигналов можно найти в интернете. У MSI X370 GAMING PRO CARBON присутствует блок EZ Debug LED, который наглядно демонстрирует, на каком этапе находится загрузка системы — на стадии инициализации процессора, оперативной памяти, видеокарты или накопителя.
Cooler Master MasterBox 5 MSI Edition тем и хорош, что имеет много места для прокладки проводов, а также большое количество проушин, к которым крепятся нейлоновые стяжки. Задача сборщика — проложить все провода таким способом, чтобы они не торчали и не портили внешний вид системного блока, а также чтобы ничего не мешало закрытию боковой стенки. К тому же аккуратная укладка кабелей способствует лучшей циркуляции воздуха внутри корпуса и меньшему накоплению пыли.
Интересно, что даже некоторые именитые сборщики относятся к прокладке проводов не так бережно. В менее качественных корпусах (особенно в тех, где блок питания крепится сверху и совсем нет свободного пространства за разделительной стенкой) красиво и аккуратно проложить провода получится далеко не всегда. Особенно при использовании блока питания с не отстегивающимися проводами. В такой ситуации старайтесь освободить максимум места для беспрепятственной циркуляции воздуха внутри корпуса.
Когда все кабели проложены и собраны, еще раз убеждаемся в том, что все провода подключены, и можно закрывать обе крышки.
Многие новые модели корпусов Full-Tower, Midi-Tower и Mini-Tower оснащаются забралом, прикрывающим блок питания. Весьма привлекательная вещь, так как она помогает убрать с глаз долой неиспользуемый ворох проводов.
Мало собрать мощные комплектующие в корпусе ПК: надо их еще и правильно запитать. Рассказываем, на какие параметры обратить внимание при выборе блока питания.
К сожалению, в компьютер нельзя установить любую приглянувшуюся железку. Чтобы ПК функционировал нормально, комплектующие должны быть совместимы между собой по определенным параметрам. У блоков питания таких характеристик не так много, но в них нужно уметь разбираться, чтобы подобрать оптимальную модель.
Смотрим на коннекторы
Блок питания подключается практически ко всему железу в компьютере. В зависимости от типа коннектора, у вас получится запитать только определенный тип комплектующих.
Выбирая БП, определитесь с конфигурацией комплектующих. В любом блоке питания присутствует основной кабель и хотя бы один кабель питания процессора. Если у вас несколько дисков SATA, подберите модель с соответствующим числом кабелей питания. Это касается дисков IDE, а также CD/DVD-приводов. Если у вас мощная видеокарта или несколько видеокарт, для их питания могут понадобиться дополнительные кабели PCI-Express.
Не все пользователи знают, что в материнских платах находится специальная батарейка. В сегодняшней статье мы расскажем, что это за батарейка, для чего она нужна и как ее заменить.
Материнская плата — центр управления компьютером. Она состоит из множества взаимосвязанных элементов. Как показывает практика, большинство пользователей знакомы лишь с базовыми элементами, установленными на материнку: южный и северный мост, гнездо процессора, слот под видеокарту. Продвинутые же пользователи смогу найти и другие, не менее значимые элементы системы: цепи питания, различные коннекторы, транзисторы и так далее. И лишь немногие юзеры знают, что в материнских платах находится специальная батарейка. В сегодняшней статье мы расскажем, что это за батарейка, для чего она нужна и как ее заменить.
Как вставить батарейку в материнскую плату
Сначала потребуется извлечь старую батарейку.
- Сначала нужно ослабить соответствующие зажимы по бокам от разъема. Если батарейка сидит очень плотно, то воспользуйтесь отверткой.
- Чтобы установить новую батарейку в гнездо, достаточно положить ее сверху и слегка надавить до характерного щелчка боковых фиксаторов. Затем проверьте плотность посадки батарейки. Правильное расположение — маркировкой вверх.
Учтите, что при извлечении старой батарейки, все настройки БИОСа сбрасываются до стандартных , поэтому предварительно подготовьте профиль с вашими настройками. А после замены батарейки — просто загрузите его.
В ноутбуках же процедура может быть значительно сложнее. В целом, порядок действий такой же, как и при любых других простых операциях. Отсоединяете аккумулятор и откручиваете нижнюю крышку для быстрого доступа к оперативной памяти и жесткому диску. Если такую крышку производитель не предусмотрел, то придется разбирать весь корпус, чтобы получить доступ ко всей поверхности материнской платы. И только затем вы сможете поменять батарейку. Если у вас нет опыта в таком деле, то лучше отдайте ноутбук квалифицированному мастеру. В противном случае вы рискуете получить нерабочий девайс из-за случайно задетых компонентов в процессе сборки.
Необходимость быстрой реакции в изменчивых условиях
Скорость FIVR подводит нас к одной из крупнейших проблем обеспечения питания современных процессоров. Концентрация на постоянном питании и температурных характеристик (TDP) преуменьшает значимость проблемы. Современные процессы чрезвычайно динамичны, а их поведение меняется на основе нагрузки. Транзистору при переключении требуется относительно небольшой ток. Однако если множество транзисторов переключаются одновременно, то общее потребление может достичь значительных величин и создать шум на питании чипа. У таких высокоскоростных чипов, как CPU или GPU, количество переключающихся транзисторов может значительно меняться от цикла к циклу. К примеру, когда ядро CPU начинает выполнять команды умножения с накоплением AVX512, энергопотребление становится гораздо больше, чем в случае выполнения целочисленной арифметики. Сходным образом системы динамического изменения напряжения и частоты (DVFS) меняют частоту и напряжение процессора на лету в ответ на изменения загрузки или рабочих условий. Эти внезапные всплески в энергопотреблении могут привести к временным проседаниям напряжения.
Эту проблему могут проиллюстрировать два примера. Большинство дата-центров оптимизируют под эффективность и высокую утилизацию – то есть, 40-60% утилизации CPU, а в пиках и того больше. Если мы вернёмся к TPD 205 Вт у Intel Xeon по спецификации, то этот процессор в моменты максимальной загрузки потребляет ток в 273,75 A по основным шинам питания, и невероятные 413 Вт.
Клиентские процессоры, особенно у ноутбуков и смартфонов, ведут себя совсем не так, и представляют ещё более интересную проблему. Они обычно оптимизированы под очень неровную работу и должны выдавать максимальную мощность на кратких промежутках времени (к примеру, при загрузке веб-страницы), и потреблять очень мало во время простоя (к примеру, ожидая пользовательского ввода). Ноутбук, работающий с 40-60% утилизацией CPU, нереально быстро просаживал бы батарею. Клиентский процессор порядка 90% времени проводит в режиме ожидания. В итоге у клиентских процессоров получается ещё большая разница между TPD, максимальной мощностью и потреблением тока. Последние процессоры Ice Lake серий U и Y имеют TPD в 15 Вт и 9 Вт соответственно. Для увеличения быстродействия вендоры могут устанавливать TPD выше, вплоть до 25 Вт и 12 Вт соответственно. Однако максимальное энергопотребление для CPU и GPU значительно выше – до 70 А и 49 А соответственно, и это не считая питание контроллера памяти и всей периферии ядра.
Основная проблема тут в том, что регуляторы напряжения, будь то VRM на материнской плате или FIVR от Intel, реагируют гораздо медленнее, чем могут появляться кратковременные всплески, вызванные переключениями транзисторов. FIVR у Haswell может повысить напряжение на шине питания от 0 до 0,8 В за 0,32 мкс. Однако для современных процессоров на 3 ГГц это выльется в порядка 1000 тактов. Обычные, менее быстрые VRM могут увеличивать напряжение на 10-23 мВ за мкс, и на аналогичное повышение от 0 до 0,8 у них уйдёт в 100 раз больше времени, или порядка 100 000 тактов. Без очень эффективной схемы эти временные пики могут вызвать проседания напряжения – по смыслу это похоже на то, как в старых домах тускнеет свет лампочек, когда хозяева включают микроволновку или фен. Исключение составляют клиентские процессоры Skylake и процессоры от AMD, использующие регуляторы с небольшим падением напряжения (LDO), которые также работают очень быстро. Однако LDO работают как переменное сопротивление, и умеют только уменьшать напряжение, идущее на шину питания. Поскольку LDO работают через сопротивление, для больших изменений напряжения (более 10%) они становятся неэффективными.
Как уже упоминалось, если процессор работает на частоте 3 ГГц, а напряжение внезапно падает, то транзисторы могут уже не работать корректно – поэтому либо нужно держать постоянное напряжение, либо ронять частоту. На практике же большинство компаний используют комбинацию из разных мер. К примеру, AMD разработала технологию адаптивного изменения частоты, уменьшающую её во время проседаний напряжения.
Какая батарейка нужна для материнской платы
Существует несколько основных типов батареек, которые различаются, как размерами, так и техническими характеристиками, поэтому важно при покупке выбрать именно подходящую для вашей материнки.
Несмотря на производителя, маркировка на всех аккумуляторах одинаковая. Первые две буквы, встречающиеся в обозначении, определяют состав элемента питания. Насчитывается 4 основных типа:
За буквами следует 4 цифры. Первые из них обозначают диаметр. Самый распространенный вариант — 20 мм. Независимо от диаметра, все батарейки имеют форму круга. Вторые две цифры обозначают толщину элемента, измеряемую в миллиметрах. Например, аббревиатура «CR2032», означает, что в основе устройства применяются литиевые элементы, диаметр устройства 20 мм, а толщина — 3,2 мм. Для стационарных компьютеров используются батарейки с CR элементами. Существуют и другие виды механизмов, в которых можно встретить такие батарейки. Например, в весах, автомобильных брелках и наручных часах.
Кстати толщина батарейки отображает ее емкость, а соответственно влияет на время выработки. Самые большие элементы питания (3,2 мм) в среднем служат около 5 лет. Соответственно, в случае если вы не смогли найти батарейку нужного вам формата, вы можете приобрести уменьшенную версию. Главное условие — то же самое напряжение.
Основные типы батареек:
- CR2032 имеет диаметр — 20 мм, толщину — 3,2 мм, емкость — 210–230 мАч;
- CR2025 имеет диаметр — 20 мм, толщину — 2,5 мм, емкость — 150 мАч;
- CR2016 имеет диаметр — 20 мм, толщину — 1,6 мм, емкость — 75–90 мАч.
Анатомия сети передачи питания
Как показано на рис. 1, проблема обеспечения питания затрагивает всю систему, начинаясь с основного источника питания и продолжаясь до электрораспределительной сети в процессоре, доходя в итоге до транзисторов, выполняющих вычисления на кристалле. У настольных компьютеров БП преобразует 110 В или 220 В в 12 В постоянного тока, распространяемого по всей материнской плате, к процессору и другим компонентам. У ноутбуков или смартфонов всё немного не так – типичные литий-ионные батареи выдают постоянное напряжение в 3,7 В, поэтому преобразования переменного напряжения в постоянное не происходит, а понижение напряжения требуется не такое сильное.
Рис. 1: Обеспечение питания в современных системах. Слева — Intel FIVR, справа – традиционный VRM
У стандартных процессоров, например, от AMD, модуль регулятора напряжения (voltage regulation module, VRM) понижает напряжение примерно до 1 В. Обычно VRM располагаются недалеко от процессора, так, чтобы большую часть расстояния проходили сигналы на 12 В. 1 В передаётся на небольшое расстояние по материнской плате, через плату процессора, и внутрь самого процессора по его контактам. В процессоре есть своя электрораспределительная сеть, расходящаяся от контактов и использующая различные промежуточные металлические слои для доставки энергии к транзисторам. VRM работают на довольно низкой частоте в 1 МГц, то есть, могут подстраивать выходящее напряжение только раз в микросекунду.
Многие системы на базе Intel работают по той же схеме, однако используют дополнительный шаг в обеспечении питания. FIVR (fully-integrated voltage regulator – полностью интегрированный модуль регулятора напряжения) интегрирован в сам кристалл процессора и распределяет энергию по десяткам шин питания в его различные блоки (ядра CPU, кэши L2, блоки GPU и т.п.). FIVR используется в большинстве серверных процессоров, начиная с поколения Haswell. Также он используется в клиентских процессорах Haswell и Broadwell, а теперь и в клиентах Ice Lake и Tiger Lake. Отметим, что семейство клиентов Skylake (Coffee Lake, Comet Lake, и т.д.) FIVR не используют. В этих системах VRM на материнской плате преобразуют 12 В (или 48 В) в 1,8 В, и передают энергию от VRM, через всю материнскую плату, плату процессора и его контакты в FIVR. FIVR отвечает за последний шаг в преобразовании энергии, и понижает напряжение с 1,8 В до 1 В, в зависимости от нужд конкретной шины питания.
Одно из преимуществ FIVR состоит в том, что напряжение, поданное с VRM материнской платы на процессор получается в два раза выше, чем у обычных систем. Использование более высокого напряжения уменьшает требуемую силу тока примерно в 2 раза, уменьшает количество контактов питания и повышает эффективность. Минус в том, что преобразование напряжения никогда не бывает на 100% эффективным, и FIVR теряют часть энергии. Взаимоотношение между выигрышем в эффективности и потерей при преобразовании сильно зависит от конкретной ситуации. В целом для процессоров с высоким энергопотреблением система с FIVR обычно выигрывает. Кроме того, FIVR потрясающе быстро работает – её тактовая частота составляет 140 МГц, на два порядка больше, чем у VRM на материнке.
Как проверить батарейку на материнской плате
Для этого вам потребуется мультиметр. Просто приложите щупы прибора следующим образом: красный к корпусу батарейки, а черный к корпусу материнской платы. Нижний рекомендуемый порог напряжения составляет 2,7 В. При значениях ниже — требуется замена батарейки. Также существует несколько признаков того, что батарейка села:
Рассматриваем выбор материнской платы для игрового и мультимедийного ПК с точки зрения здравого смысла и ваших потенциальных потребностей. Основные тезисы. Примеры оптимальных решений для разных категорий пользователей.
Собирая своим друзьям и большому кругу знакомых игровые и мультимедийные компьютеры, а также изначально корректируя по моему мнению неправильные и несбалансированные сборки, я пришел к выводу о том, что большинство неопытных пользователей, первый раз собирающих компьютер своими (но чаще всего моими) руками, очень часто берут просто неадекватные материнские платы для своих процессоров и того функционала, который будет ими востребован.
реклама
И нет, это не будет очередной статьей из разряда "рынок материнских плат" / "выбор материнской платы" / "какую материнскую плату купить", я просто выскажу несколько тезисов по поводу выбора материнской платы для платформы на AM4 либо же LGA 1151v2/1200, другие платформы, как устаревшие, так и серверные, либо же "китайцев", я затрагивать не буду.
Тезис первый: вам не нужна дорогая материнская плата для игрового ПК, если вы не умеете разгонять процессор и оперативную память
реклама
Допустим, вы простой геймер и имеете "среднестатистически бюджет" на сборку игрового ПК. Естественно, что в силу своего бюджета вы ориентируетесь исключительно на платформу AM4, процессор же вы выбираете между Ryzen 3 3300X, Ryzen 3 3100X или, как не странно, Ryzen 5 3500X, склоняясь, скорее всего, к последнему из представленных экземпляров. В вашем случае экономия на материнской плате - это деньги, вложенные в более мощную видеокарту, являющуюся главным компонентом игрового ПК. 7000 рублей за новую материнскую плату - это крайняя стоимость, на которую вам стоит ориентироваться. Но в большинстве случаев удачные решения могут подвернуться и за чуть более чем 5000 рублей, как, например, популярная материнская плата ASRock B450M Pro4-F. Можно с уверенностью сказать, что вы не заметите никакой разницы между платой за 90$ и 150$, если вы просто играете или занимаетесь не процессорозависимой работой, а настраивать что-то в BIOS вам просто не интересно. А вот покупка SSD вместо HDD сделает ваш ПК намного быстрее в любых задачах. Единственное, на что стоит обратить внимание при покупке такой почти "офисной" материнской платы - это на наличие радиаторов на VRM, чтобы не задумываться хоть о каком-то нагреве "питальника" во время игр.
Тезис второй: покупка дорогой материнской платы под апгрейд чаще всего бессмысленна
Я уверен, что у многих из вас, читающих сейчас данный материал, в голове есть мысли о покупке материнской платы "с прицелом на будущее". Если вы серьезно собираетесь купить дорогую материнскую плату (например, на чипсете X570), чтобы потом (когда-нибудь, когда все подешевеет) обязательно обновиться до самых многоядерных и высокочастотных процессоров, экономя на текущем процессоре, оперативной памяти или видеокарте, то отбросьте эту мысль. Будем честны: абсолютное большинство пользователей через три-пять лет уже успеют забить на свою идею купить многоядерный и высокочастотный процессор, ведь на рынке уже будут (возможно) более выгодные решения с оперативной памятью стандарта DDR5 и обновлять платформу с уже устаревшей оперативной памятью будет как минимум сомнительно. А кому понравится продавать дорогую материнскую плату стоимостью более 200$ за половину цены или даже дешевле? Поэтому мое мнение таково, что если вы не энтузиаст и компьютеры - это не ваше увлечение и род занятий, то рассматривайте покупку ПК комплексно с ориентацией на свои нужды, берите на "здесь и сейчас", а не под "апгрейд когда-нибудь".
реклама
Тезис третий: не переплачивайте за функционал и маркетинг в материнской плате, который не будет вами востребован
Большое количество SATA-портов, несколько слотов PCI Express, возможность собрать систему с SLI или Crossfire, встроенные модули Bluetooth и Wi-Fi, подсветка, новомодный PCI Express 4.0, более дорогие форм-факторы - все это громкие названия и маркетинг, который не будет востребован вами, если вы не энтузиаст и не имеете представления о том, как весь этот функционал реализовать. Конечно, для многих материнская плата - это какой-то предмет декора, и если вам нужна красивая материнская плата, то, конечно, берите и переплачивайте за внешний вид. Но если вам нужен ПК, чтобы просто играть и сидеть в интернете, то стоит взять самую простую плату, подходящую вашим реальным требованиям, а не навязанными кем-то, а на сэкономленные деньги купить что-то более важное.
Тезис четвертый: большинству пользователей, собирающих систему на AMD Ryzen, не нужна материнская плата дороже 10 000 рублей
Времена успели поменяться, и уже сейчас потребители, которые хотят просто "вставить и пользоваться", выбирают процессоры от AMD. Решения Intel же сохранили свой интерес для энтузиастов благодаря возможности более агрессивного разгона как оперативной памяти, так и процессора. И, так как разгона, приносящего серьезный профит на платформе AMD уже давно нет, то и смысл покупать дорогую материнскую плату для простого пользователя попросту отсутствует. Если вы рассматриваете покупку процессора до Ryzen 9 3900 (без индекса X и при небольшой настройке) включительно, а это 99.9% от потенциальных читателей, то вам не нужна материнская плата дороже той же ASUS TUF B450M-PRO GAMING, мое мнение о которой уже было высказано в предыдущей статье. Если же вы ориентируетесь на покупку шестиядерного процессора (или с меньшим количеством ядер), то бюджетная материнская плата на чипсете B450 - это все, что вам нужно.
реклама
Тезис пятый: собирая игровой ПК на Intel, вам потребуется относительно дорогая материнская плата на Z-чипсете (Z370, Z390, Z490), даже если вы имеете процессор с заблокированным множителем, иначе данная конфигурация не будет иметь никакого смысла
Как известно, компания Intel предоставляет пользователям полноценные возможности для разгона лишь на материнских платах с Z-чипсетами. И, если вы противник процессоров с ножками и плат с дырявыми сокетами, то вам придется раскошелиться на старший чипсет, чтобы полноценно разгонять оперативную память и конкурировать с системами на AMD Ryzen. Пусть покупка процессора с разблокированным множителем и совсем не обязательное условие комфортного гейминга, учитывая, что большинство пользователей не занимается разгоном, но старший чипсет позволит вам хотя бы выставить память в XMP, что значительно поднимет FPS в играх. И вам совсем не обязательно покупать дорогую материнскую плату, чтобы иметь систему на процессоре Intel и радоваться жизни - абсолютному большинству читателей будет достаточно очень даже бюджетной MSI Z390-A PRO или Gigabyte Z390 UD, если собирается система на процессоре i5 (можно и с разблокированным множителем) или i7 (желательно без разгона CPU).
Тезис шестой: топовому процессору топовая материнская плата, или тот случай, когда вам действительно нужна дорогая материнская плата для игрового ПК и, тем более, рабочей станции
Если вы собираете дорогостоящий игровой ПК с процессором i7 9700K / i7 9700KF / i9 9900K / i9 9900KF / i9 9900KS / Ryzen 9 3900X / Ryzen 9 3950X или на любом другом чуть менее распространенном или более мощном процессоре от AMD или Intel, то для комфортной работы и стабильности системы вам потребуется дорогая материнская плата исключительно на топовом чипсете для процессоров Intel и на чипсетах B550 (только топовые решения с развитой подсистемой питания процессора), X470 и X570. В случае с топами AMD на платформе AM4 в данный момент самая доступная ультимативная материнская плата - это ASRock X470 Taichi (к сожалению, оставшаяся лишь в варианте Ultimate), цена которой очень близка к 20 000 рублей. В случае с Intel, как не странно, ценники на отличные материнские платы стартуют даже дешевле 15000 рублей, а предтоповой платы для умеренного разгона i7 или i9 вам будет вполне достаточно.
Тезис заключительный: покупайте дорогую материнскую плату, если действительно знаете, зачем она вам нужна, или если очень хочется
Если вы коллекционер, оверклокер или просто можете позволить себе купить дорогую материнскую плату, так как имеете безграничный бюджет, то обязательно покупайте и ни в чем себе не отказывайте. Нет смысла экономить, выбирая компромиссные модели, если вы не получите от этой покупки удовольствия.
А каких принципов придерживаетесь вы при выборе материнской платы?
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Питание потом. Главное — чтобы влезло!
В первую очередь обратите внимание на габариты блока питания. Вам нужен такой, который влезет в корпус.
Иными словами, если у вас корпус форм-фактора ATX, то и блок питания должен быть такого же типа. Можно меньше. Если взять больше, то комплектующая не влезет в корпус, и её придется оставлять проветриваться снаружи. Самые популярные форм-факторы следующие:
- ATX — это самый распространенный форм-фактор блоков питания для ПК. Они имеют габариты 150x86x140 мм и бывают двух вариантов исполнения: с закрытым (80 мм) и открытым (120 мм) вентилятором.
- SFX – компактные блоки питания с короткими проводами и размерами 125×51,5×100 мм. Это форм-фактор для компактных мультимедийных ПК или серверов.
- TFX – форм-фактор для корпусов нестандартной формы или небольшой высоты, тоже с короткими проводами. Его размеры – 85x65x175 мм. Грубо говоря, SFX более «квадратный», а TFX более «вытянутый».
- Внешние блоки питания вообще не предназначены для установки в корпус компьютерам. Они чаще всего имеют большую мощность и используются в профессиональном оборудовании.
Плавная подача питания развязывающими конденсаторами
Чтобы устранить несоответствие между почти мгновенными всплесками потребления и задержкой на регуляторах напряжения, современные системы полагаются на развязывающие, или обходные конденсаторы. Эти конденсаторы хранят энергию и могут быстро высвобождать её, чтобы гарантировать постоянное напряжение в моменты, когда регуляторы только начинают реагировать. Вернёмся к рис. 1: системы включают в себя развязывающие конденсаторы на каждом шаге работы сети подачи питания. На МА конденсаторы встречаются во многих местах, но особенно много их вокруг гнезда процессора – см. рис. 2. В платы процессоров также встраивают развязывающие конденсаторы, обычно по краям и снизу. Наконец, на кристаллах процессора тоже располагают конденсаторы; они ближе всего расположены к активным схемам и дают скорейший отклик на временные всплески энергопотребления.
Рис. 2: развязывающие конденсаторы вокруг гнезда процессора
На кристаллах располагаются совершенно разные конденсаторы. Простейший их тип – обычный транзистор, который иногда называют МОП-конденсатором. Такие конденсаторы можно легко вставлять в стандартные ячейки на небольшом расстоянии от важных участков, где ожидается сильный шум переключения. Поскольку они располагаются близко к активным участкам, они легко могут поглощать шум и быстро подавать дополнительный ток.
Кроме того, на чипах, разработанных при помощи различных средств автоматизации, встречаются «пробелы» – участки, оставшиеся пустыми из-за несовершенства инструментов и ограничений по расположению блоков разной формы в непосредственной близости друг от друга. Распространённой практикой является заполнение этих пробелов конденсаторами – по сути, это «бесплатно». И хотя МОП-конденсаторы можно сделать в любом техпроцессе и легко разместить на кристалле, они не являются идеальными конденсаторами. Как и другие транзисторы, они дают утечку, а также их бывает сложно втиснуть в забитые компонентами участки чипа. Ещё один вариант – изменить техпроцесс и создавать более специализированные структуры, такие, как металл-диэлектрик-металл (MIM) конденсаторы, металл-оксид-металл (MOM) конденсаторы, или траншейные конденсаторы [deep trench capacitors].
Рис. 3: MIM- конденсаторы от Intel на 22 нм для eDRAM
Как следует из названия, MIM- конденсаторы формируется из двух параллельных металлических слоёв с high-k диэлектриком между ними. В процессе на 22 нм от Intel используются два разных вида MIM-конденсаторов. Как видно на рис. 3, первый тип MIM-конденсаторов используется для одноразрядных ячеек в eDRAM и формируется в нижних металлических слоях M2-M4. Второй представлен в процессе 22FFL и использует толстые верхние слои в 4 мкм в качестве параллельных металлических слоёв. Intel тут не делает ничего уникального – другие производители тоже используют MIM-конденсаторы. К примеру, AMD использовала MIM-конденсаторы верхнего уровня в процессоре Zen CCX для развязки и уменьшения провалов напряжения. MIM-конденсаторы обычно работают лучше, чем МОП-конденсаторы, однако располагаются они чуть дальше, поскольку нхаодятся в верхних металлических слоях, а необходимость предпринимать дополнительные шаги на производстве немного увеличивает стоимость. MOM-конденсаторы используют сходную идею параллельных металлических линий, только поворачивают их на 90°. Металлические линии формируются горизонтально в двух соседних вертикальных металлических слоях (к примеру, M3 и M4), а межслойный оксид-диэлектрик играет роль изолятора.
Ещё одним вариантом будут траншейные конденсаторы, однако они редко встречаются в производстве, поскольку травление траншей с высоким разрешением значительно повышает стоимость процесса. Их использовали уже несколько поколений технологий изготовления процессоров, начиная с техпроцесса SOI на 32 нм от IBM и далее, с SOI на 14 нм. Траншейные конденсаторы от IBM используются для развязки в больших массивах eDRAM, реализующих кэши L2, L3 и L4 в процессорах POWER и zArch. В качестве примера IBM заявляет, что смогла убрать все конденсаторы с платы процессора z12, сделанного для мейнфрейма по техпроцессу 32 нм, и заменить их траншейными конденсаторами. После этого на IEDM 2019 TSMC рассказала о процессе формирования траншейных конденсаторов на кремниевой вставке. Хитроумный и элегантный подход – хотя такие конденсаторы располагаются уже не так близко к активной логике, как те, что находятся на самом кристалле, поэтому неспособны полностью заменить развязывающие конденсаторы.
Как выглядит батарейка на материнской плате
Для того, чтобы проверить, какая батарейка стоит в материнской плате компьютера, потребуется заглянуть внутрь системного блока.
Батарейка находится в соответствующем разъеме, который, обычно, расположен в правом нижнем углу материнки. Ориентиром послужит 20-pin или 24-pin коннектор для питания самой материнской платы. Зачастую именно под ним и находится батарейка. Очень часто длинные современные видеокарты закрывают доступ к батарейке, поэтому сначала рекомендуется снять графический ускоритель.
Бывают случаи, когда замена батарейки не предусматривается производителем. В основном такое встречается на очень старых материнских платах. Также может быть, что батарейка несъемная. В таких случаях рекомендуется прибегнуть к помощи специалистов сервисных центров.
Читайте также: