pciex16 bifurcation что это

Bifurcation on PCIe 3.0 x16 Intel® NUC 9 Extreme/Pro Kits

Content Type Product Information & Documentation

Article ID 000057440

Last Reviewed 11/11/2021

PCIe bifurcation settings:

When a single PCIe 3.0 x16 add-in card is used in the PCIe 3.0 x16 slot, it can access the full PCIe 3.0 x16 bandwidth. When the M.2 slot, the PCIe x4 slot, or both are used, they get access to x4 lines. Additionally, the x16 slot is reduced to x8 when used in this way.

PCIe 3.0 x16 Bifurcation is supported to a maximum of three PCI Express devices (x8 + 2 x 4).

The table below describes available slots on the Baseboard of Intel NUC 9 Extreme/Pro Kit.

Examples of all the PCIe devices configurations and availeble PCIe 3.0 lines:

Источник

Выбор райзера для видеокарт на майнинг ферму (Riser PCI Expres 1x 16x) — виды и отличия

На сегодняшний день при сборке GPU майнинг-фермы из нескольких видеокарт используются райзеры x1-x16 PCI-E USB 3.0. Они позволяют подключить к материнской плате сразу несколько видеокарт (обычно от 4 до 6). Ввиду популярности и высокого спроса, сегодня на рынке представлено несколько вариаций, и, так как люди склонны к экономии, пользователи всё чаще натыкаются на некачественные устройства.

Райзеры – не тот инструмент, на котором можно сэкономить, так как относительно незначительная разница в цене серьёзно скажется на качестве и производительности вашей будущей фермы.

Навигация по материалу:

Как выбрать райзер для видеокарты (Riser GPU)?

Сегодня поговорим о том, что выбирать, и с какими проблемами можно столкнуться, пытаясь сэкономить на райзерах PCI-E > USB 3.0. Прежде всего, райзеры позволяют расположить видеокарты на удалении от материнской платы, что гарантирует лучшее охлаждение. Они состоят из нескольких элементов: платы со слотом для видеокарты, кабеля USB 3.0, а также (опционально) адаптера для питания (Molex на питание SATA, SATA питание на Molex, питание PCI-E на питание SATA и др.). Говоря о цветах, можно с уверенностью утверждать, что по качеству чёрные и синие платы превосходят зелёные. Мы рекомендуем вам сторониться райзеров зелёного цвета.

Чаще всего проблемы возникают в самой плате, хотя эти случаи нельзя назвать частыми. Самая распространённая «болезнь» дешёвых райзеров – плохая пайка. Поэтому обязательно перепроверяйте все соединения и качество пайки. Желательно делать это до непосредственного запуска стойки, чтобы ничего внезапно не сгорело.

Проверьте качество пайки на контроллере напряжения, так как при его неточном подключении, вам будет казаться, что всё должно работать, но видеокарты работать не будут. Нам приходили партии райзеров с неподходящими контроллерами напряжения LDO, напаянных на PCB.

Всегда проверяйте маркировки, и убедитесь, что они выдают 3.3V. Если стоит маркировка 5V, значит, вам нужно будет преобразовать это напряжение в 3.3V, иначе видеокарты будут работать неправильно.

Перепроверьте плату на утечку припоя, особенно в области питания. Мы встречали райзеры, на которых эта проблема приводила к замыканию Molex-адаптера. В лучшем случае такое замыкание запустит встроенную защиту в блоке питания, и он не включится. В худшем – что-нибудь сгорит.

Плата поменьше, которая подключается к PCI-E слоту на материнской плате, обычно не создаёт проблем. Если что-то не заработало, то проверьте пайку USB-адаптера. Пока что эти проблемы встречались нам исключительно на зелёных платах, и все они были связаны либо с экономией на припое, либо с хлипкими штекерами. Обычно эти проблемы можно устранить в домашних условиях, то есть, модернизировать то, что есть. В принципе, здесь больше нет того, что может сломаться или не заработать. Можете перед непосредственной сборкой стойки перепроверить соединения вольтметром.

На нашем опыте было много кабелей USB 3.0, которые использовались в связке с райзерами PCI-E > USB 3.0, и с ними не возникало проблем. Вряд ли они возникнут у вас. Кабели используются только для передачи данных – через них не проходит питание. Хотя они называются USB 3.0 и мы действительно используем кабели формата USB 3.0, сами райзеры не поддерживают подключение по USB. Эти кабели используются только из-за хорошей проводимости и защиты, для перемещения данных с материнской платы на видеокарту. У вас не получится подключить видеокарту в слот USB 3.0 через эти райзеры. Можете даже не пробовать, так как видеокарты просто не заработают.

На некоторых PCI-E > USB 3.0 райзерах представлены и другие порты питания, и поэтому в комплект с устройством часто входят дополнительные кабели. Большинство современных блоков питания оснащены коннекторами питания SATA, а вот штекеров Molex становится всё меньше. Мы рекомендуем использовать стандартные 4-pin Molex-коннекторы, даже если для этого понадобятся переходники. Просто не подключайте больше 2 райзеров к одной магистрали. Были случаи, когда в теории предполагаемой проводимости должно было хватить, но пластиковые штекеры все равно нагревались и плавились, что приводило к ослабеванию подключения.

Разберем типы райзеров PCI Expres 1x 16x которые встречаются в продаже

Далее будет использоваться упрощенный метод классификации райзеров по цвету исполнения их текстолита. На деле в пределах одного цвета может происходить изменения на ‘производстве’ или же райзеры с текстолитом разного цвета на деле могут быть полностью идентичны в техническом плане.

Чёрные полнопрофильные

Маркировка платы PCE164P-N003 VER006
Стабилизатор от Diodes или от Fortune Semiconductor

Магистраль USB-кабеля — перекрёстная.

Синие полнопрофильные

Маркировка платы VER 4.0
Стабилизатор 1084-33

Полная аналогия ‘чёрных’ описанных выше со стабилизатором иного производителя, разводка платы совпадает. Защитная липучка с обратной стороны платы более тонкая и мягкая, лучше держится на плате и не отклеивается, если её случайно задеть. Защёлки нет.

Магистраль USB-кабеля — перекрёстная.

Голубые полнопрофильные

Маркировка платы PCE164P-N003 VER005S
Стабилизатор G1084-33 от (производитель автору не известен, кто опознал — пишите в комментарии!)

Почти полная аналогия ‘чёрных’ и ‘синих’ описанных выше со стабилизатором иного производителя, разводка платы немного отличается, но эти отличия не используются. Защитная липучка с обратной стороны платы такая же, как на ‘синих’ USB-райзерах. Защёлка ручная, сдвижная.

Магистраль USB-кабеля — перекрёстная.

Голубые полнопрофильные с доп.питанием 6pin

Маркировка платы PCE164P-N003 VER006С
DC-DC преобразователь от Fitipower и стабилизатор G1084-33 от (производитель автору не известен, кто опознал — пишите в комментарии!)

Здесь наши друзья-китайцы для получения так необходимых видеокарте 3.3v несколько извернулись. С разъёма 6pin у нас приходит напряжение 12v, который попадает на преобразователь FR9888 (нагрузка до 3.5A, что как бы с приличным запасом), который в связи с примененной к нему обвязки даёт на выходе уже ровно 5v. А эти 5v, в свою очередь, поступают на стабилизатор G1084-33, который их ‘превращает’ в 3.3v.

Пока не совсем понятно, зачем было такой огород городить, а не обойтись одним DC-DC преобразователем.. Возможно слепили из того, что было или чтобы получить на плате промежуточные 5v для будущих неизвестных целей. Свои идеи можете писать в комментарии.

Соответственно данному райзеру не требуется питание 5v/3.3v с БП, т.к. он обладает всем необходимым ‘на борту’ для получения подобных напряжений. Соответственно можно смело применять на серверных БП.

Однако я не считаю, что увеличение узлов на райзере добавляет ему стабильности. Скорее наоборот — больше вероятность поломок.

Плата от того же ‘производителя’, что и ‘голубые’ райзеры выше, отличия не значительные по разводке.. Защитная липучка с обратной стороны платы такая же, как на ‘синих’ и ‘голубых’ USB-райзерах. Защёлка полуавтоматическая, нажимная. Райзера эти предусматриваются для использования с серверными блоками питания, но в комплекте имеется переходник Sata15pin — PCI-E 6pin, для подключения к обычным БП. Использовать его с осторожностью, подробнее о причинах описано в данном материале далее по тексту.

Магистраль USB-кабеля — перекрёстная.

Голубые полнопрофильные с DC-DC преобразователем и 2ми видами доп.питания 6pin/Sata15pin

Маркировка платы EP105 VER 1.0
Полноценный DC-DC преобразователь напряжения MP2307DN от MonolithicPower на 3A. Известный, надёжный и холодный. Мощности данного преобразователя хватает более, чем с запасом. Работает в паре с дросселем.

Дополнительное питание можно подключить как через 6pin GPU разъём, так и через 2x Sata 15pin коннектора. Таким образом подходит как для серверных, так и обычных блоков питания. Запускать от одного Sata15pin грозит выгоранием коннектора, т.к. рассчитан он по 12v линии только на 4.5A. Оба вида доп.питания соединенны параллельно, при желании можно сразу ко всем коннекторам подключиться от БП — хуже не будет.

Для работы данного райзера не требуется наличие 5v/3.3v на БП, так как напряжение 3.3v доступно как раз с преобразователя. Минимум узлов — максимум наджёности. На данный момент считаю данный райзер самым оптимальным решением, хоть и не самым дешевым.

Магистраль USB-кабеля — перекрёстная.

Зелёные низкопрофильные

Стабилизатор от AMS

Более компактная «аэродинамическая» плата. Дополнительное питание осуществляется через разъём 4pin Floppy. Данный разъём на современных БП присутствует в количестве 1-2, чего явно не достаточно для питания всех райзеров среднестатистической фермы. Переходники с IDE 4pin на 4pin Floppy могут присутствовать в комплекте с некоторыми БП, но это скорее исключение, чем правило. В комплекте с райзером имеется переходник на 15pin Sata. Подробнее о самом переходнике ниже по тексту в отдельном абзаце. Защёлка полуавтоматическая, нажимная.

Магистраль USB-кабеля — перекрёстная

Но самое главное, что эти райзеры опасны для использования как раз из-за разъёма 4pin Floppy. Дело в том, что его расчётная нагрузка составляет около

40W на 5v и 12v вместе. Видеокарта, как мы знаем, потребляет до 75W со слота, а в случае USB-райзера может потреблять и больше из-за потерь на стабилизаторе. Соответственно реальный такой шанс получить оплавленный разъём, а с некоторым шансом и возгорание. Но если райзер этот доработать, то его можно использовать. Доработка заключается в выпаивании данного разъёма и установке вместо него полноценного 4pin IDE как на полнопрофильных райзерах.

На фото выше представлены 3 стадии переделки такого райзеры:

Почему для майнинга нужны райзеры использующие USB 3.0?

В данных райзерах роль магистрали (линия данных, по которым происходит обмен) выполняет провод USB3.0, выполняющий всего лишь задачу соединения 9 контактов с каждой стороны райзера.

Никакие скорости USB-интерфейса, полный-дуплекс и прочее здесь не работают и ничего не ‘улучшают’ в сравнении с обычными шлейфовыми райзерами, хешрейт не увеличивается. Это просто ‘шлейф’, работающий по аналогии гибкого рядного шлейфа в классических райзерах. USB3.0 используется просто потому, что в нём 9 контактов, а 9 контактов как раз достаточно для майнинга при условии подачи внешнего питания на видеокарту.

С обоих сторон кабеля используется разъём USB 3.0 Тип A:

Контакты с 1 по 4 включительно соединены непосредственно друг с другом на обоих концах, а вот с 5 по 9 уже идут ‘в позе 69’.
Сделано это из-за особенностей разводки маленькой платы, которая подключается в разъём PCI-E материнской платы.
Общее правило кроссировки следующее:

Почему лучше не использовать комплектные переходники для дополнительного питания райзеров?

Прежде всего из-за сечением провода, во вторую очередь из-за качества обжимки коннекторов (см. картинки ниже):

По ‘доброй’ китайской традиции на проводе написано 18AWG (диаметр жил 1,024 мм), а в реальности от силы будет хорошо, если ‘положат’ 20AWG (0,812 мм). В райзерах, которые попали ко мне на исследования по факту в проводе 23AWG (0,573 мм) — в 2 раза меньше обещанного. На фото сравнение комплектных переходников от чёрного полнопрофильного и зелёного низкопрофильного райзеров.

В реальности для питания видеокарты через PCI-E разъём хватит и этого, т.к. проводники на платах, видеокартах и даже признанных и проверенных годами шлейфовых райзерах итого меньше. Но здесь важно другое — диаметр провода порядочно гуляет от райзера к райзеру. В зависимости от совести продавца он комплектует его тем или иным переходником. А может и сам не знать, если комплектует райзеры переходниками, взятыми у другого китайца и уверовал в указанные 18AWG на оболочке. Не исключено, что попадётся провод такого сечения, который при полной нагрузке будет перегреваться и может отгореть.

Кроме того есть ещё проблема в используемом коннекторе Sata 15pin. По 12v линии он рассчитан на 4.5A, т.е. 54 Вт, а со слота потребляется видеокартой до 75 Вт. Известны также события с картами AMD, когда 75 Вт не было пределом. Но это относится к коннекторам, которые официально производит Molex, какую нагрузку держат «китайские» штампованные — неизвестно: могут меньше, могут больше. Соответственно использовать такой переходник можно только с картами, которые потребляют из слота не более 50 Вт. А лучше вообще не использовать.

Поэтому я рекомендую подключать дополнительное питание в райзер напрямую с БП, минуя данные переходники. Если райзер с разъёмом 4pin Floppy — то подпаиваться напрямую в разъём или хотя бы просто зачищать провода переходника для проверки сечения. Проверять обязательно все 4 провода, т.к. на практике я встречал кабели, где жёлтый провод имел честные 18AWG, а всё остальные уже нет. Китайцы ещё те трюкачи, так что будьте готовы к сюрпризам.

Зачем нужен стабилизатор на плате райзера и насколько он безопасен?

Учитывая, что в USB-кабеле всего 9 проводков, то места там для передачи питания 3.3v для райзера (видеокарта потребляет не только 12v, но и 3.3 в небольших количествах) не хватило и китайский инженерный ум догадался получать эти 3.3v непосредственно на райзере путём преобразования 5v напряжения через стабилизатор.

В итоге мы получаем дополнительный узел в схеме. Надёжный он или нет — судить затрудняюсь. Но могу сказать, что в случае смерти стабилизатора ток может или просто перестать поступать (видеокарта не запустится) или стабилизатор будет пробит и на видеокарту вместо положенных 3.3v побегут все 5v. Что будет после этого с видеокартой я сказать не могу, т.к. подобных изысканий и тестов не проводил.

Большинство используемых стабилизаторов на райзерах имеют верхнюю планку входящего напряжения от 12 до 18v, чем пользуются некоторые майнеры. Они подают на стабилизатор уже не 5v, а 12v. На выходе из стабилизатора получаются те же самые 3.3v. Однако в данном режиме стабилизатор начинает работать уже на пределе, он сильнее греется даже. Шанс его смерти/пробоя увеличивается. В этом случае на видеокарту вместо 3.3v может уже пойти не 5v, а 12v, что гарантированно ‘удивит’ видеокарту.

Источник

Раздвение на комплектах PCIe 3.0 x16 Intel® NUC 9 Extreme/Pro

Тип материала Информация о продукции и документация

Идентификатор статьи 000057440

Последняя редакция 11.11.2021

Настройки распределения PCIe:

При использовании одной карты расширения PCIe 3.0 x16 в разъеме PCIe 3.0 x16 она может получить доступ к полной пропускной способности PCIe 3.0 x16. После использования разъема M.2, разъема PCIe x4 или обоих разъемов они получают доступ к линиям x4. Кроме того, разъем x16 уменьшен до x8 при использовании таким образом.

Расшифровка PCIe 3.0 x16 поддерживается максимум с тремя устройствами PCI Express (x8 + 2 x 4).

В таблице ниже описываются доступные разъемы на основной плате комплекта Intel® NUC 9 Extreme/Pro.

Примеры всех конфигураций устройств PCIe и доступных линий PCIe 3.0:

Источник

PCI-e bifurcation explained

OK, some asked about ‘what is bifurcation’ from the previous post. Essentially, if you have a PCI-e x8 slot, you can split it in half and make it 2 x4 slots. If you have a x16, you can make it 1 x8 and 2×4, or 4×4.

You can see below, i’ve overlayed my BIOS setup on top of the motherboard diagram (here a SuperMicro x10DRi-LN4+). Now, if your BIOS doesn’t have a bifurc option, you can possibly get it to do so by adding support into the BIOS. I’m not going to help you with this, its very complex, but I was able to add both UEFI NVME boot and bifurcation to a different SuperMicro motherboard by adding the UEFI modules into it manually. YMMV. Void where prohibited.

So in my case, I have a NVME carrier which is capable of holding 4 NVME drives. It is passive (no PCI bridge is onboard). This means that it is conceptually 4 PCI-E x4 drives. Without bifurcation, it just won’t work. Some people refer to this as ‘pci splitting’. You may see references to this in the ‘crypto-mining’ industry, where people are using 1x interfaces via cables to mining ASIC.

Be careful here, bifurcation is supported on server motherboards with modern chipsets, but its support on desktops is not as universal. And just because your motherboard supports it doesn’t mean your BIOS will.

It may also have downstream affects on other PCI-e cards, e.g. reducing their lane-width. Caveat Emptor.

EDIT (2021-01-24)

There have been a lot of questions on this article since I published it. I’ll cover a few off here.

46 Comments on “ PCI-e bifurcation explained ”

Thanks for such easy and simple explanation. This means a PCIe x16 slot can be run in 8x mode but what if we have two PCIe x16 slots?

Источник

Архитектура ЭВМ

Компоненты ПК

Интерфейсы

Мини блог

Самое читаемое

PCI Express

Физический уровень и конструктивы PCI Express

Физический уровень интерфейса допускает как электрическую, так и оптическую реализацию. Базовое соединение электрического интерфейса (1x) состоит из двух дифференциальных низковольтных сигнальных пар — передающей (сигналы PETp0, PETn0) и принимающей (PERp0, PERn0). В интерфейсе применена развязка передатчиков и приемников по постоянному току, что обеспечивает совместимость компонентов независимо от технологии изготовления компонентов и снимает некоторые проблемы передачи сигналов. Для передачи используется самосинхронизирующееся кодирование, что позволяет достигать высоких скоростей передачи. Базовая скорость — 2,5 Гбит/с «сырых» данных (после кодирования 8B/10B) в каждую сторону, в перспективе планируются и более высокие скорости. Для масштабирования пропускной способности возможно агрегирование сигнальных линий (lanes, сигнальных пар в электрическом интерфейсе), по одинаковому числу в обоих направлениях. Спецификация рассматривает варианты соединений из 1, 2, 4, 8, 12, 16 и 32 линий (обозначаются как x1, x2, x4, x8, x12, x16 и x32); передаваемые данные между ними распределяются побайтно. В каждой из линий самосинхронизация выплняется независимо, так что явление переноса (бич параллельных интерфейсов) отсутствует. Таким образом достижима скорость до 32×2,5 = 80 Гбит/с, что примерно соответствует пиковой скорости 8 Гбайт/с. Во время аппаратной инициализации в каждом соединении согласуется число линий и скорость передачи; согласование выполняется на низком уровне без какого-либо программного участия. Согласованные параметры соединения действуют на все время последующей работы.

Обеспечение «горячего» подключение на физическом уровне PCI Express не требует каких-либо дополнительных аппаратных затрат, поскольку двухточечное соединение не затрагивает «лишних» участников. Безопасная коммутация сигналов не требуется, возможности подключаемого устройства никак не влияют на режимы работы остальных устройств.

Малое число сигнальных контактов интерфейса дает большую свободу в выборе конструктивных реализаций PCI Express:

Для карт расширения в конструктивах PC/AT и ATX предусматриваются разные модификации разъема-слота PCI Express, отличающиеся числом пар сигнальных линий (x1, x4, x8, x16) и, соответственно, размером (см. рисунок ниже). При этом в слоты большего размера можно устанавливать карты с разъемом того же размера или меньшего (это называется Up-plugging). Однако противоположный вариант (Downplugging) — большую карту в меньший слот — механически невозможен (в PCI/PCI-X это возможно). Как было показано выше, самый маленький вариант PCI Express обеспечивает пропускную способность на уровне стандартной шины PCI.

Назначение контактов слотов PCI Express приведено в таблице ниже.

Набор сигналов интерфейса PCI Express невелик:

Дополнительно на слоте имеются необязательные сигналы шины SMBus (SMB_CLK и SMB_DATA) и интерфейса JTAG (TCLK, TDI, TDO, TMS, TRST#).

Питание на карты подается по следующим шинам:

Таблица. Разъемы PCI Express

Для мобильных компьютеров PCMCIA ввела конструктив ExpressCard (см. следующий рисунок), для которого на системный разъем выводится два интерфейса: PCI Express (1x) и USB 2.0. Модули ExpressCard компактнее прежних карт PCMCIA (PC Card и CardBus); предлагается две модификации, различающиеся по ширине: ExpressCard/34 (34×75×5 мм) и ExpressCard/54 (54×75×5 мм). Толщина модулей всего 5 мм, но, если требуется, то более длинные модули могут иметь утолщения в части, выходящие за габариты корпуса компьютера (за пределами 75 мм от края разъема). Как и прежние карты PCIMCIA, карты ExpressCard доступны пользователям и поддерживают «горячее» подключение.

Для внутренних карт расширения блокнотных ПК введен конструктив Mini PCI Express (см. рисунок ниже), формат которого происходит от Mini PCI Type IIIA. Благодаря уменьшению числа контактов ширина карты уменьшена до 30 мм, так что на месте одной карты Mini PCI можно разместить пару карт Mini PCI Express. На разъем карты (см. таблицу ниже) кроме PCI Express выведены интерфейсы последовательных шин USB 2.0 (USB_D+ и USB_D-) и SMBus (SMB_CLK и SMB_DATA), питание +3,3 В (750 мА основное и 250 мА дополнительное) и +1,5 В (375 мА). Собственно интерфейс PCI Express (x1) занимает всего 6 контактов (выходы передатчика PETp0 и PETn0, входы приемника PERp0 и PERn0, а также сигналы опорной частоты 100 МГц REFCLK+ и REFCLK-. Сигнал PERST# — сброс карты, сигнал WAKE# — «пробуждение» (от карты). Сигналы LED_Wxxx# служат для управления светодиодными индикаторами состояния.

Таблица. Разъемы Mini PCI Express

С интерфейсом PCI Express удобно компонуются модули ввода/вывода и сетевых интерфейсов для серверов и коммуникационных устройств стоечного исполнения. Такие модули могут быть достаточно компактными (высота 2U не вызывает проблем размещения разъема), при этом производительности интерфейса достаточно даже для таких критичных модулей, как Fibre Channel, Gigabit Ethernet (GbE), 10GbE.

Интерфейс PCI Express принимается и для промышленных компьютеров, для чего имеются спецификации PICMG 3.4 (малогабаритные конструктивы для x1, x2 и x4), а также конструктивы в формате Compact PCI.

Интерфейс PCI Express существует и в кабельном исполнении для кабельных соединений блоков, находящихся на небольшом удалении друг от друга. Так, например, по PCI Express можно подключать док-станции к блокнотным ПК. Возможность вывода интерфейса системного уровня за пределы корпуса компьютера из предшественников PCI Express поддерживала только шина ISA, и то только при низких скоростях обмена (на частотах до 5 МГц). Из новых последовательных интерфейсов системного уровня эта возможность имеется и в InfiniBand. Наличие кабельного варианта высокопроизводительного интерфейса системного уровня может позволить отойти от традиционной компоновки компьютера, при которой в системном блоке концентрируются все компоненты, требующие интенсивного обмена с ядром компьютера.

Источник