Мысль об удобном подключении внешней видеокарты по интерфейсу NVME уже давно не дает нам покоя! Некоторое время назад мы даже разработали удобный адаптер, позволяющий разместить разъем PCIexpress на крышке корпуса, обеспечив оперативное подключение внешней графики.
К сожалению, тестирование показало, что адаптер смог обеспечить устойчивую работу видеокарты лишь по интерфейсу PCIexpress GEN1. На GEN2 уже были сбои, а на 3-й версии протокола видеокарта попросту отказалась запускаться.
Проанализировав наши неудачи и проведя ряд экспериментов мы решили вновь вернуться к задаче высокоскоростного подключения внешнего видеоадаптера. И на этот раз у нас получилось! Мы сделали полноскоростной адаптер, позволяющий подключить видеокарту вместо накопителя NVME. В статье делимся опытом, рассказываем подробности конструкции и проводим тесты! Не забывайте подписываться и лайкать! Поехали...
Идея райзера
Вообще, адаптеры для подключения видеокарт через интерфейс NVME можно найти в продаже, например, на китайских маркетплейсах. В свое время мы делали обзор и проводили тесты подобных решений. Они неплохо работают.
Вопрос только в удобстве. Как видно, разъем PCIexpress установлен непосредственно на адаптере, что затрудняет установку внешней видеокарты. Конечно, есть решения от ADT или Oculink, которые можно заказать на известном китайском маркетплейсе, но, как всегда нас интересует два вопроса: можно ли сделать дешевле, и, можно ли сделать своими руками. Кроме того, в ходе решения инженерных задач, за которые нас, бывает, критикуют в комментариях, мы приобретаем бесценный практический опыт, значительно повышающий наш уровень квалификации. Поэтому, около года назад мы решили попробовать и спроектировать подобный NVME-адаптер, состоящий из двух частей. Одна из них устанавливается в разъем NVME и фиксируется подобно твердотельному накопителю.
Вторая — устанавливается на корпусе, ноутбука или мини-ПК, допуская оперативное подключение видеокарты.
Для соединения частей между собой мы решили использовать FFC-кабель, а питание на видеокарту подводить от внешнего источника 12 Вольт. Получилось удобно, но, как мы и говорили, нам не удалось достичь приемлемых скоростей. Подозрение пало на FFC-шлейф, по-видимому не обладающий нужным нам импедансом и защитой от помех.
После некоторого размышления мы решили заменить плоский шлейф на кабель USB 3-й версии, ведь он широко используется для подключения райзеров видеокарт вместо WiFi-модулей ноутбуков.
Определенную проблему представляет то, что внутри такого кабеля недостаточно витых пар для передачи сигнала от 4-х линий PCIexpress. Но, зато можно попробовать собрать нужный нам шлейф из нескольких отрезков кабеля. Так мы решили и поступить.
Изготовление шлейфа
Для изготовления шлейфа мы используем остатки кабеля, из которого мы делали разъем USB для передней панели. Такой кабель, даже новый, длиной 1,8 метра можно занедорого купить даже в отечественных онлайн-магазинах.
Отрезаем от кабеля кусок, длиной около 20 сантиметров. Можно и больше. Из практики мы знаем, что райзеры с таким кабелем хорошо работают вплоть до 1 метра.
Препарируем оболочку кабеля.
До конца ее прорезать необязательно. Прорезать на всю глубину тоже не страшно, так как витые пары от повреждения защищает оплетка и металлизированный экран.
Последовательно снимаем оболочку, оплетку и экран.
Внутри можно обнаружить красный и черный провода питания,...
...витую пару без экрана (это сигнальные провода интерфейса USB 2-й версии),...
...и две витых пары в экранированной оболочке (это сигнальные пары передачи и приема USB 3-й версии). Вот они-то нам и нужны.
Теперь заделываем концы каждой витой пары. Для этого экран снимаем на глубину 7...8 миллиметров от края.
Внутри можно обнаружить три проводника. Изолированные голубой и белый — это сама витая пара, предназначенная для передачи сигнала. Оголенная медная жила — это экран, формирующий импеданс витой пары и защищающий от помех.
Всего нам понадобится 9 экранированных витых пар. 8 — для передачи сигналов приема и передачи от 4-х линий PCIexpress, одна — для передачи тактового сигнала. Еще одна пара нужна для передачи служебных сигналов. Она может быть неэкранированной. Можно использовать и отдельные провода. Также понадобятся и два провода питания для передачи на видеокарту напряжения 3,3 Вольта.
В качестве NVME-части адаптера будем использовать ту же плату, что и в прошлый раз. Мы заказали их много. Кстати, если кому понадобятся — пишите в нашей группе ВК – поделимся занедорого.
Пайку будем делать под микроскопом, поскольку шаг контактных площадок составляет 0,5 миллиметра.
Для пайки используется игольчатое жало. При таком увеличении даже оно кажется гигантским. Припой почти не используется. Достаточно того, что есть на луженом контакте и проводе.
Не то, чтобы я жаловался на избыточный тремор руки, но при таком увеличении, он явно велик! Чтобы не слепить дорожки между собой надо использовать одну хитрость — подносить жало не вдоль, а поперек дорожки. Тогда дрожать рука будет вдоль дорожки, а не между ними, и проблем с пайкой не будет! Кроме того, можно почти не использовать припой. Достаточно того, что есть на контактных площадках и предварительно облуженных проводниках витой пары. А вот флюс нужен! Я использовал RMA-218, который обладает хорошей текучестью и защищает дорожки от слипания. Я всегда его использую для мелких работ.
Само таинство пайки я не снимал, но результат получился вот такой.
Для того, чтобы провода не рассыпались и не цеплялись друг за друга, а также для снятия напряжения с контактных площадок во избежание изломов, я зафиксировал шлейф при помощи небольшой пластиковой планки. Для надежности вообще можно залить контакты термоклеем. Пока делать этого не стал. Вдруг придется переделывать!
Для ответной части адаптера будем использовать колодки PCIexpress, купленные на Али.
Их продают десятками и у нас они остались со времен прошлого эксперимента. Кому нужно — тоже поделимся. Пишите.
Единственная проблема таких колодок — отсутствие прорези, позволяющей устанавливать полноразмерные гребенки контактов PCIexpress. Такую прорезь придется делать самостоятельно. Мы делаем ее алмазной фрезой или "кукурузой", предварительно защитив контакты кусочком стеклотекстолита отрезанным по размеру.
После того как колодка PCIexpress подпаяна, адаптер приобрел следующий вид.
Вид конечно же не для перфекционистов, но для испытаний вполне подойдет, особенно, если защитить контакты колодки, например, цапон-лаком.
Остается лишь подпаять разъем питания в качестве которого мы используем стандартную 6-пиновую колодку для подключению к обычному компьютерному блоку питания.
Готовый адаптер выглядит так.
Теперь время экспериментов. Предварительно райзер был тщательно проверен на надежность контактов и отсутствие коротких замыканий
Испытания NVME-райзера
Первичные испытания я, как обычно, провел на своем рабочем минике, установив адаптер вместо накомпителя M2. Операционная система установлена на дополнительном SATA-накопителе.
В качестве подопытной видеокарты буду испльзовать китайскую реплику Radeon RX580, которая будет запитываться от обычного компьютерного блока питания мощностью 350 Ватт. Потребляемую видеокартой мощность будем контролировать при помощи ваттметра.
В БИОС установим 2-ю версию протокола PCIexpress.
Именно на ней прошлый вариант адаптера отказался стабильно работать. Более высокую скорость шины мой миник не поддерживает. Сейчас это будет, своего рода пробный камень. Если этот тест будет пройден, то можно замахнуться и на более серьезные испытания.
Карта обнаружилась сразу и драйвера встали без проблем. Запускаем Фурмарк в режиме HD.
10-минутная прогонка теста показала очень хороший результат. 100 кадров в секунду в HD-качестве. Сбоев картинки и провалов в FPS не наблюдается. Температура стабильна. По всем признакам карта работает на должном уровне. Потребление около 180 Ватт. Карточка довольно прожорливая.
Будем считать предварительный тест успешно пройденным. Для более серьезного тестирования используем сборку из нашего предыдущего материала.
Ее основу составляет китайская материнка от JGINYUE на чипсете H610, на которую установлен процессор i3 12100F и видеокарта GeForce RTX4060. Шина PCI в этой сборке работает на частотах Gen3. Теперь компьютерный блок питания будет запитывать всю конфигурацию целиком, а не только видеокарту.
Тестирование RTX4060 в играх мы ранее уже проводили и будет любопытно сравнить результаты. На сколько уменьшится производительность при использовании лишь 4-х линий PCI.
Включаем наш испытательный стенд. Проблем с видимостью видеокарты и установкой драйверов также не возникло. Запускаем Фурмарк.
Как видно, производительность 4060 почти в 2 раза выше. Это не удивительно. Главное, что скачков в FPS нет. Значит карта работает стабильно!
180 Ватт теперь потребляет вся сборка! Что и говорить 4060 получилась на редкость экономичной и производительной картой.
Теперь проверим работу в играх. Для этого используем тест Cyberpunk, установив максимальные настройки с трассировкой лучей.
На первый взгляд значения FPS несущественно отличаются от значений полученных при подключении к полноценной шине PCI. С разрешением FullHD наша карточка отлично справляется.
По результатам теста средний FPS составил 57 кадров с просадками до 33-х.
Напомню, что аналогичный тест с использованием полноценного подключения (а 4060 использует 8 линий PCI) мы получили результат 62 кадра. То есть, проигрыш составил около 10, ну максимум 12 процентов!
Результат весьма неплох!
Выводы
Таким образом, нам все же удалось решить проблему создания NVME-райзера в домашних условиях. Кабель USB 3-й версии для этого подходит просто замечательно! Себестоимость комплектующих не превысила 300 рублей! Удовольствие, которое мы получили в ходе эксперимента - измерению не поддается!
Конечно, хотелось бы провести эксперименты и с 4-й версией PCI, но под рукой не оказалось подходящего оборудования. Это вопрос будущих исследований. Да, мы не заканчиваем!
Спасибо, что смотрите Terrabyte! Подписывайтесь, если вам интересна тематика мини-ПК и необычных компьютерных решений! Спасибо всем, кто нас смотрит и поддерживает своими комментариями и лайками!
Наша группа ВК: https://vk.com/terrabyte
Наш канал на YouTube: https://www.youtube.com/@TERRABYTE
Наши эксперименты с внешними видеокартами:
Внешняя видеокарта для ноутбука: как сделать, чего ожидать
Внешняя видеокарта: какой вариант подключения выбрать. Различные райзеры, тесты в играх
Подключение внешней видеокарты: делаем универсальный корпус
