2024年3月9日发(作者:东方诗翠)
详解显卡供电原理
测试6800U SLI系统,平台采用某国内知名大厂生产的480W服务器电源。开机、自检、进入桌面、运行软件都没有任何问题,但在3D测试过程中突然黑屏,系统自动重启之后连进入BIOS都花屏,最后发现SLI系统中一块主显卡已经烧毁。或许您认为笔者是危言耸听, 480W的功率应付两块6800U显卡应该没啥问题,但它确实是因电源而烧毁,这
究竟是什么原因呢?
无论CPU还是显示芯片,为了获得更高的性能必须付出相应的代价,那就是功耗。如果显卡供电不足,那么在3D渲染时功耗过大导致电源不堪重负,轻则显卡的性能受制、超频能力受限,重则死机、黑屏、断电甚至烧毁显卡和电源。要了解这些内容,必须从当今主流显卡的供电方案谈起……
AGP供电特点分析——力不从心
AGP(Accelerated Graphics Port)加速图形端口是在PCI图形接口的基础上发展而来的,自1997年问世以来就伴随着显卡进入高速发展阶段,多年来经历了数次版本更新,虽然新一代的接班人PCIE接口无论从哪个方面来说都具有很大的优势,但是经典的AGP接口依然宝刀未老,即便是顶级显卡也丝毫不敢马虎,为了考虑兼容性“脚踏两条船”的现象非常普遍。
主板AGP8X插槽
显卡AGP8X接口
AGP显卡的供电其实和内存/PCI扩展卡相同,都是从金手指的部分针脚处取电。早期的显卡以及目前的中低端显卡都是按照预先设计好的供电方案,通过针脚上的几种输入电压来选择。按照下图所示的最新AGP 3.0标准,简单将几者相加就知道AGP接口所能提供的最高功率为46W。
但46W这只是理论上的极限值,实际AGP所能提供的最大功率远达不到,AGP3.0(AGP8X)标准当中对几路供电针脚最大输入电流的做了严格的定义,下面逐一进行介绍:
AGP接口各路输入详解:
Vddq为显卡的输入输出接口供电,电压1.5V,这也就是通常所说的AGP电压,也可以称之为AGP总线的供电电压。以超频为卖点的主板BIOS当中能够对AGP加压。不过要注意对Vddq加压或许能够提高显卡超频(或者提高AGP频率)之后工作的稳定性,但是AGP的总输入功率并没有变化,
因为功耗最大的显示芯片和显存并不是靠Vddq供电。
3.3VAUX是辅助电源,它的作用是让系统实现挂起模式,在显卡停止工作之时提供较小的电流让它能够迅速恢复工作状态。不仅仅是AGP,PCI/PCIE等接口都需要3.3VAUX的支持。
剩下的VCC3.3、VCC5和VCC12就是显卡的主力供电接口,三路所能提供的最大电流分别为6A、2A和1A,这其中+3.3V是最主要的一路输入,+5V和+12V只是作为辅助,AGP标准规定的最大输入功率并不是将这三者加起来的41.8W,而是受实际条件的限制三路输入不能同时达到最大,总功率仅为25W。
很显然25W的功率捉襟见肘,别说现在的顶级显卡了,就连几年前的中高端产品都显得力不存心,因此为了加强AGP接口的供电,AGP-PRO接口诞生了。
AGP-PRO接口,专为显卡供电设计:
AGP-PRO接口相对于普通AGP来说并没有实质上的改变,其设计目的非常单纯:就是为了给显卡提供额外的电能。另外AGP-PRO标准还有些内容是对显卡散热所作的要求,这部分主要针对专业显卡来说,不在本文讨论范围之内。
如图所示,AGP-PRO在原有AGP插槽的两侧进行延伸,多余的金手指就是专门的辅助供电接口。可以看出AGP-PRO插槽分为三段,中间的部分是标准的通用型AGP插槽(相对于最普及的AGP8X来
说,中间没有隔挡),而首尾两端分别提供+3.3V和+12V的辅助供电电压,以满足高功耗的显卡或者专业作图卡所需。所以说AGP-PRO接口是用来增强,而不是取代原有AGP插槽的功能。那么AGP-PRO的供电能力有多强呢?
AGP自身能够提供25W,再加上AGP-PRO加长部分+12V提供的110W和+3.3V提供的25W,理论上最高总功率可达160W,不过AGP-PRO标准规定了110W的上限,超过这个上限是不允许的。
110W的输入功率的确非常强悍,应付现在最强的6800U都没有问题,但由于兼容性、厂商支持度等各种原因,AGP-PRO接口在民用级市场并没有流行起来,相关显卡非常少见,仅有部分高端主板
上面才有“象征性”意义的AGP“长插槽”。当然AGP本身规格落后也是不争的事实,在AGP-PRO成熟之时下一代的PCIE接口已经在筹划之中,因此AGP-PRO没能得到显卡和主板厂商的大力支持。
据笔者了解,民用级显卡当中使用了AGP-PRO接口的寥寥无几,只有苹果似乎对AGP-PRO接口情有独钟,目前的顶级显卡都有苹果版的产品面世,下图就是苹果版的6800U和X800XT,作为目前最高档的显卡,AGP-PRO接口出色的完成了自己的使命——无须外接电源:
AGP-PRO接口虽然没有普及,但是中高端显卡的供电还是丝毫不容懈怠。外接供电方式非常复杂,而且用户使用比较麻烦,但不存在兼容性问题,因此得到
了广泛的使用。
在笔者记忆中最早采用外接电源的显卡应该是ATI的R300(即Radeon 9700/9500系列),其实很早之前Voodoo 5500/6000显卡上就使用了外接电源的供电方式,当时芯片工艺较落后,双显示芯片显卡功耗很大,3dfx也是不得已而为之。
“软驱”辅助供电接口:
Radeon 9700显卡首次在显示芯片上集成了8条渲染管线,再加上256bit的显存,功耗很大,AGP接口的供电苍白无力,因此在显卡PCB上集成了一个外接供电接口。也可以说9700显卡是一个标志,此后所有的高端顶级显卡都需要外接电源辅助供电。
Radeon 9700显卡上的辅助供电接口和软驱的电源接口完全相同,因此只要将普通电源上多余的软驱输出接头插上就行了,兼容性方面做得比较好。但是大部分电源只有一个软驱供电接头,所以一般都随卡附送一根D型口转两个软驱接口的转接线,以供软驱和显卡同时使用。
软驱供电接口的优势就在于接头体积小,集成在显卡PCB上占地面积小。它能够提供+5V和+12V输出,对于9700/9500显卡来说,+5V输出的电流一般为2-3A,+12V不到1A,虽然总体功率并不算大,但外接电源也是必不可少的。如果在启动时没有在显卡上接好辅助供电接头,开机时屏幕上就会显示如下信息,提示不连上供电接头就无法启动。
迄今为止使用软驱辅助供电接口的显卡主要有:
Radeon 9700PRO/9700
Radeon 9500PRO/9500(64MB/128Bit、128MB/128Bit、128MB/256Bit)
少数特殊板型的9800SE
“光驱”辅助供电接口:
和ATI Radeon 9700同台竞技的显卡就是NVIDIA的GeForce FX 5800系列了,NV30雷声大雨点小可以说是个难产儿。虽然5800现在看来非常失败,但是它却创下了数项纪录:夸张的“抽油烟机”散热器、额外占用一条PCI插槽、0.13微米制程高达500MHz核心频率、采用DDR2显存工作频率1GHz。从这些恐怖的规格当中就可以看出5800的实力非同一般,不管性能如何,功耗绝对不能和9700相提并论!根据NVIDIA官方给出的数据,5800U的最大功耗达到了85W!
NVIDIA在5800上使用了D型口作为显卡的辅助供电接口。大家都知道电源一般都提供至少4个D型口,因此显卡上使用D型口明显要比软驱接口更加方便一点,只不过体积要稍微要大些。虽然D型口和软驱供电接口所能提供的电压都是+5V和+12V,但是从物理的角度来讲,D型口由于接口针脚的接触面积要比软驱接口大很多,因此能比软驱接口提供更大的电流输出,这正是D型辅助供电接口被普遍使用的原因。
NVIDIA的5800/5900系列显卡有个好处(也可以说坏处)就是不接辅助供电接口也能够正常开机并且使用,但在进入Win窗口后,系统将会弹出一个警示窗口,提醒你显卡当前的供电状态不稳定。此时,显卡通过降低3D状态下的核心频率和减少VS和PS渲染的工作量来降低功耗,因此,虽然显卡仍然能够运行,但是速度会有明显下降。就拿5950U显卡为例,有辅助供电的情况下3DMARK03测试成绩为6000多分,如果不接电源成绩仅为2000多分! 而ATI方面R350核心的9800系列相比9700就是提高了核心/显存频率,所以功耗也增加了不少。不过软驱辅助供电接头被“光驱”接头所取代,看来软驱供电接头的命运和软驱一样悲惨,连最后一点存在的价值也没有了^_^。
目前中高端AGP显卡基本上都使用D型口作为辅助供电接口。
PCIE供电特点分析——杯水车薪
PCIE图形接口简介:
PCI-Express是一种通用的总线规格,它由Intel所提倡和推广,其最终的设计目的是为了取代现有电脑系统内部的总线传输接口,这不只包括显示接口,还囊括了CPU、PCI、HDD、Network等多种应用接口。
对于显卡来说,AGP8X的理论带宽为2.1GB/s,而PCIE16X的采用将使这一数值提升到4GB/s,而且全双工、串行互联等技术使得PCIE具有AGP不可比拟的优势!因此在显卡高速发展的现在,虽然目前还没能完发挥出PCIE接口的潜能,但PCIE取代AGP已经是毫无悬念!
主板PCIE16X插槽
显卡PCIE16X接口
从右到左依次为AGP8X/PCIE16X/PCIE4X/PCIE2X/PCIE1X/PCI插槽
PCIE接口供电:
由于AGP的供电不足,导致显卡PCB供电模块的电路元件和布线非常复杂,成本大为增加,如果PCIE接口能够妥善解决显卡的供电,那么显卡的制造难度和成本就会降低不少。 AGP-PRO没能取代AGP接口,那是因为技术上没有任何进步,而且兼容性问题导致主板和显卡厂商对它都不感冒。而令人期待的PCIE16X取代AGP8X是理所当然的事情,在大势所趋的情况下经过将近一年时间的“磨练”PCIE显卡终于被广为接受。那么新一代的PCIE接口相比AGP在供电方面有没有改进呢?首先来看看PCIE16X图形
接口的金手指定义图:
在插槽的最前端主要就是供电部分,五根+12V金手指、三根+3.3V金手指和一根+3.3V待机。在供电电压的选择上面,PCIE的做法和AGP-PRO相同,都是主要靠+12V供电,去掉了+5V,保留+3.3V。
事实上PCIE平台所作的改变还有非常重要的一项,那就是电源ATX接口变成了24Pin,相对于普通的20Pin接口多出来的4Pin是单独为PCIE插槽+12V和+3.3V供电的。
Intel当年P4的诞生带来了专为CPU供电的4Pin接头,而此次PCIE平台所带来的额外4Pin可以说是专为PCIE显卡供电的(通过金手指),PCIE接口的供电确实要远强于AGP。根据Intel的相关标准,PCIE接口所能提供的最大功率为75W,这足足是AGP的3倍!
PCIE接口高输入功率的优越性:
PCIE接口在供电方面做出的努力成效显著,ATI和NVIDIA的大部分PCIE显卡都不需要外接供电,因此显卡PCB布局更加简单、设计制造难度有所下降、成本得到了一定程度上的降低。下面举例说明:
中高端备受欢迎的6600GT显卡虽然在PCB上预留了外接供电接口的空焊位,但是在最终发布时NVIDIA去掉了辅助供电,单靠PCIE接口的供电足矣。最高端的6600GT都无需外接供电,自然6600家
族的6600标板/6200/6200TC等都不在话下。
NVIDIA老一代的5900通过使用HIS桥接芯片也搭上了PCIE的快车变成了PCX5900,在AGP平台5900U的功耗不过60W,因此PCX5900也无需外接供电。注意看显卡PCB布局,供电部分被移到了显卡前端,这样能够缩短供电模块与+12V金手指之间的距离,有效降低干扰和发热。
ATI X800PRO即便超频之后功耗也不到60W,但是在其PCB上却有一个6Pin的辅助供电接头。不过实验证明不插这个供电接头也没有任何问题,在PCIE平台上性能没有任何损失。看来ATI是“多虑”了,或者说这个PCB是给更高档次X800XT PE用的,为了以防万一,留了一个外接供电接头作为“备份”。
对于无需外接供电的PCIE显卡来说,电源的选择主要以+12V为主,按照标准最好使用ATX+12V 2.0版电源,功率300W。不过ATX+12V 1.3版的电源也可以作为备选,功率至少300W。
PCIE顶级显卡重蹈覆辙,6Pin专用接头供电
PCIE提供的75W功率看似很充足,但很快就不够用了,NVIDIA官方公布的数据表示6800U的功率达100W以上!即便是按照前面测试成绩72W的功率长时间使用还是要给PCIE插槽带来不小的压
力。何况大部分玩家将这种顶级显卡买来都想要超频以体验更强的性能。如果插槽内通过的电流过大,产生的负面影响难以预料,因此PCIE面对顶级显卡还是那么无奈,不得不重蹈覆辙使用外接供电。
其实在PCIE架构确定之初就考虑到了显卡的供电问题,Intel制定的ATX+12V 2.0标准除了24Pin接口里面多余的4Pin通过金手指给PCIE插槽供电之外,还规定了必须要有6Pin的单独接口给PCIE显卡供电。前面提到的X800PRO/6600GT上预留的外接供电接口就是上图所示的6Pin,当然顶级的6800U/6800GT/X00XTPE等显卡不会落下这个接口。
这个6Pin接头比较奇怪,其实是由两个+12V和接地组成的,另外有两个孔是空的没有定义,所以这个6Pin电源接口相当于两个D型电源输入,只是把+5V去掉了而已,此举与AGP版6800U上两个D型口的设计理念完全相同,看来我们不应该对6800U的双D型口感到惊讶!
其实这个接口完全可以设计成P4专用的4Pin +12V电源那种形式,那为什么不这样做呢?因为最新的ATX+12V 2.0版电源有两路+12V输出,其中一路给CPU独享,第二路给显卡和其他设备供电,因此为了和CPU的4Pin接口不发生混淆,将他设计为了6Pin接口。
两条+12V输入线是为了防止通过单条线的电流过大,两条的话就能够平均分配,这样就能够防止接口烧毁。另外6Pin接头的使用非常有利于简化显卡PCB的布线!
使用高端顶级PCIE显卡,电源自然要选用最好的,ATX+12V 2.0是不二之选,单考虑+12V输出的话,350W的电源也基本够用了,但还是推荐功率400W以上的产品。
主流显卡供电实例分析:
新起之秀6600GT(PCIE/AGP):
6600GT这一系列产品比较特殊,AGP版本完全是由PCIE版的6600GT“改造”而来:
市面上绝大多数的6600GT都采用了P216公版设计,而6600GT-AGP是P218公版设计,这两种版型都是NVIDIA所推荐的。由于AGP版要多一个桥接芯片,因此P218相对于P216改变了版型布局,在相同大小的PCB上做了相关调整以便容纳下HIS桥接芯片。
仔细观察两块显卡的供电部分,所用的电容、电感、电阻等元件几乎完全相同,唯一的区别就是迫于版型布局元件的位置有所不同,另外AGP版有额外的元件负责给HIS桥接芯片供电。
PCIE接口所提供的75W电力对于6600GT来说绰绰有余,因此无需外接供电。不过AGP接口就没这么幸运了,必须要连接D型口才能正常工作。既然供电部分的设计几乎完全相同,那么他们的供电方式以及电流大小也就没多大差异,只不过来源有区别。PCIE接口通过金手指主要使用+12V供电,+3.3V作为辅助,+5V已经被舍弃;因此可以推测6600-AGP主要使用外接D型口的+12V供电,+5V基本没有电流,而AGP插槽提供少量+3.3V输入。
明白了6600GT-AGP的供电方案之后就知道该选择什么样的电源了,供电主要靠+12V来完成,因此电源的+12V输出必须要加强,ATX+12V1.3版是首选。
GeForce 6800U AGP显卡:
简介:作为NVIDIA目前最高端的产品,它的功耗应该是目前为止最大的显卡之一,NVIDIA官方公布的功率达100W以上。
规格:0.13微米工艺,2.2亿晶体管,16条渲染管线,核心电压1.45V,核心/显存频率400/1100,256MB GDDR3,两个D型辅助供电接口。
功耗:实际3D游戏满负测试总功耗72W左右,AGP插槽提供不到5W,超频到440/1250功耗为77W。
AGP供电电流:+3.3V 0.17A、+5V 0.59A、+12V 0.10A
辅助供电电流:+5V 3.70A、+12V 4.22A
点评:可以这么说,6800U实际上彻底放弃了AGP供电,半数以上的电力(超频后达到50W)都来源于外接+12V供电,此时+12V电流高达4.22A。6800U这款显卡破天荒在显卡上集成了两个D型电源接口,目的就是为了让两个接口并联平摊这部分电流,有效地降低接触电阻产生的集中高发热。可见
建议电源:由于对+12V需求量很大,而且使用这种显卡一般都配合高端CPU,为了避免显卡和CPU争抢+12V输出电流,因此双路输出的ATX+12V 2.0高功率电源400W是基本配置。
双GeForce 6800U SLI烧毁原因分析:
现在就来分析一下为什么在文章开头所提到的双6800U SLI会烧毁。单块6800U显卡需要+12V输出至少4.5A的电流,那么两块就是9A,当然测试用CPU完全靠+12V供电,A64 FX设计功耗高达110W,不算电路转换损耗也需要+12V输出将近9A的电流,再加上电脑系统中的其他设备,+12V没有22A以上的输出是根本不可能带起来的。一般ATX+12V 1.3版的电源+12V输出最高只有18A(Intel标准),400W以上的大功率电源实际上+12V输出没有任何改善,多余的功率都集中在了+5V和+3.3V上面。这些
电源在+12V输出电流过大,超标工作的情况下不但供电线材损耗非常大,而且+12V输出电压也变得非常不稳定、波动范围较大,如此一来隐患重重。电压过高烧毁显卡就可想而知了。
以上的+12V所需电流都是以实际测试测试数据为准,如果按官方公布的标准推算下来的话,对于+12V的要求将更高,在电源的选择上必须要留有余量,这也就是NVIDIA建议单块6800U显卡使用480W功率电源的原因。双卡SLI虽然没那么夸张,但双路+12V输出是必须的,而且每路输出最好都能达到18A,500W ATX+12V 2.0电源是最佳选择。
总结:
摩尔定律一直暗中左右着集成电路芯片的发展,因此显卡功耗不断上升的趋势暂时是无法改变的,唯一所能做的就是满足这些显卡的胃口,提供更大的输出功率给他。
很显然,电脑接口标准的制定者很想让显卡的规格统一化,从AGP到PCIE,显卡从接口处能获得的电能增加了不少,他们做出的努力没有白费,目前主流的6600GT、X700Pro以及ATI最新的X800XL都无需外接供电,这样可以省事不少,无论厂商还是用户都非常乐意。
但是PCIE有限的功率输出还是出现了一些弊端,据非正式消息指出,ATI X800XL显卡超频能力不佳很可能是因为受到PCIE供电不足的限制,所以外接供电还是必不可少的。显卡的供电经过数次变动最终还是采用了和CPU相同的做法。或许将来“ATX +12V 3.0”标准出炉之后,三路+12V输出分给CPU、显卡和其他设备,到时候显卡就能真正与CPU“各自为政、分庭抗立”了。
最后不得不感叹显卡供电真是任重而道远!不过无论其供电方式有什么改变,最终都需要一款合适的电源支持,因此对于用户来说选则一款门当户对电源才是最重要的!最后参考主流显卡的供电方案、结合实际情况在搭配同档次CPU的情况下对于电源的选择做出合理的选择:
6800U:主要靠外接+12V供电,实际功率70-80W,400W 2.0版电源
6800GT:主要靠外接+12V供电,实际功率55-65W,350W 2.0版电源
6800标板:+12V至少需要2A,实际功率40W以上,350W 1.3版电源(2.0版更佳)
5950U:+12V、+5V、+3.3V需求都比较平均,实际功率75-80W以上,400W 以上1.3版电源
5900U:主要靠外接+12V供电,实际功率60W以上,400W 1.3版电源(2.0版更佳)
5700U:+12V至少需要2A,实际功率不到50W,300W 1.3版电源
5700:无需外接供电,超频到470/660实际功耗26W,在AGP的能力范围之内,电源的选择依CPU而定,普通250W。
2024年3月9日发(作者:东方诗翠)
详解显卡供电原理
测试6800U SLI系统,平台采用某国内知名大厂生产的480W服务器电源。开机、自检、进入桌面、运行软件都没有任何问题,但在3D测试过程中突然黑屏,系统自动重启之后连进入BIOS都花屏,最后发现SLI系统中一块主显卡已经烧毁。或许您认为笔者是危言耸听, 480W的功率应付两块6800U显卡应该没啥问题,但它确实是因电源而烧毁,这
究竟是什么原因呢?
无论CPU还是显示芯片,为了获得更高的性能必须付出相应的代价,那就是功耗。如果显卡供电不足,那么在3D渲染时功耗过大导致电源不堪重负,轻则显卡的性能受制、超频能力受限,重则死机、黑屏、断电甚至烧毁显卡和电源。要了解这些内容,必须从当今主流显卡的供电方案谈起……
AGP供电特点分析——力不从心
AGP(Accelerated Graphics Port)加速图形端口是在PCI图形接口的基础上发展而来的,自1997年问世以来就伴随着显卡进入高速发展阶段,多年来经历了数次版本更新,虽然新一代的接班人PCIE接口无论从哪个方面来说都具有很大的优势,但是经典的AGP接口依然宝刀未老,即便是顶级显卡也丝毫不敢马虎,为了考虑兼容性“脚踏两条船”的现象非常普遍。
主板AGP8X插槽
显卡AGP8X接口
AGP显卡的供电其实和内存/PCI扩展卡相同,都是从金手指的部分针脚处取电。早期的显卡以及目前的中低端显卡都是按照预先设计好的供电方案,通过针脚上的几种输入电压来选择。按照下图所示的最新AGP 3.0标准,简单将几者相加就知道AGP接口所能提供的最高功率为46W。
但46W这只是理论上的极限值,实际AGP所能提供的最大功率远达不到,AGP3.0(AGP8X)标准当中对几路供电针脚最大输入电流的做了严格的定义,下面逐一进行介绍:
AGP接口各路输入详解:
Vddq为显卡的输入输出接口供电,电压1.5V,这也就是通常所说的AGP电压,也可以称之为AGP总线的供电电压。以超频为卖点的主板BIOS当中能够对AGP加压。不过要注意对Vddq加压或许能够提高显卡超频(或者提高AGP频率)之后工作的稳定性,但是AGP的总输入功率并没有变化,
因为功耗最大的显示芯片和显存并不是靠Vddq供电。
3.3VAUX是辅助电源,它的作用是让系统实现挂起模式,在显卡停止工作之时提供较小的电流让它能够迅速恢复工作状态。不仅仅是AGP,PCI/PCIE等接口都需要3.3VAUX的支持。
剩下的VCC3.3、VCC5和VCC12就是显卡的主力供电接口,三路所能提供的最大电流分别为6A、2A和1A,这其中+3.3V是最主要的一路输入,+5V和+12V只是作为辅助,AGP标准规定的最大输入功率并不是将这三者加起来的41.8W,而是受实际条件的限制三路输入不能同时达到最大,总功率仅为25W。
很显然25W的功率捉襟见肘,别说现在的顶级显卡了,就连几年前的中高端产品都显得力不存心,因此为了加强AGP接口的供电,AGP-PRO接口诞生了。
AGP-PRO接口,专为显卡供电设计:
AGP-PRO接口相对于普通AGP来说并没有实质上的改变,其设计目的非常单纯:就是为了给显卡提供额外的电能。另外AGP-PRO标准还有些内容是对显卡散热所作的要求,这部分主要针对专业显卡来说,不在本文讨论范围之内。
如图所示,AGP-PRO在原有AGP插槽的两侧进行延伸,多余的金手指就是专门的辅助供电接口。可以看出AGP-PRO插槽分为三段,中间的部分是标准的通用型AGP插槽(相对于最普及的AGP8X来
说,中间没有隔挡),而首尾两端分别提供+3.3V和+12V的辅助供电电压,以满足高功耗的显卡或者专业作图卡所需。所以说AGP-PRO接口是用来增强,而不是取代原有AGP插槽的功能。那么AGP-PRO的供电能力有多强呢?
AGP自身能够提供25W,再加上AGP-PRO加长部分+12V提供的110W和+3.3V提供的25W,理论上最高总功率可达160W,不过AGP-PRO标准规定了110W的上限,超过这个上限是不允许的。
110W的输入功率的确非常强悍,应付现在最强的6800U都没有问题,但由于兼容性、厂商支持度等各种原因,AGP-PRO接口在民用级市场并没有流行起来,相关显卡非常少见,仅有部分高端主板
上面才有“象征性”意义的AGP“长插槽”。当然AGP本身规格落后也是不争的事实,在AGP-PRO成熟之时下一代的PCIE接口已经在筹划之中,因此AGP-PRO没能得到显卡和主板厂商的大力支持。
据笔者了解,民用级显卡当中使用了AGP-PRO接口的寥寥无几,只有苹果似乎对AGP-PRO接口情有独钟,目前的顶级显卡都有苹果版的产品面世,下图就是苹果版的6800U和X800XT,作为目前最高档的显卡,AGP-PRO接口出色的完成了自己的使命——无须外接电源:
AGP-PRO接口虽然没有普及,但是中高端显卡的供电还是丝毫不容懈怠。外接供电方式非常复杂,而且用户使用比较麻烦,但不存在兼容性问题,因此得到
了广泛的使用。
在笔者记忆中最早采用外接电源的显卡应该是ATI的R300(即Radeon 9700/9500系列),其实很早之前Voodoo 5500/6000显卡上就使用了外接电源的供电方式,当时芯片工艺较落后,双显示芯片显卡功耗很大,3dfx也是不得已而为之。
“软驱”辅助供电接口:
Radeon 9700显卡首次在显示芯片上集成了8条渲染管线,再加上256bit的显存,功耗很大,AGP接口的供电苍白无力,因此在显卡PCB上集成了一个外接供电接口。也可以说9700显卡是一个标志,此后所有的高端顶级显卡都需要外接电源辅助供电。
Radeon 9700显卡上的辅助供电接口和软驱的电源接口完全相同,因此只要将普通电源上多余的软驱输出接头插上就行了,兼容性方面做得比较好。但是大部分电源只有一个软驱供电接头,所以一般都随卡附送一根D型口转两个软驱接口的转接线,以供软驱和显卡同时使用。
软驱供电接口的优势就在于接头体积小,集成在显卡PCB上占地面积小。它能够提供+5V和+12V输出,对于9700/9500显卡来说,+5V输出的电流一般为2-3A,+12V不到1A,虽然总体功率并不算大,但外接电源也是必不可少的。如果在启动时没有在显卡上接好辅助供电接头,开机时屏幕上就会显示如下信息,提示不连上供电接头就无法启动。
迄今为止使用软驱辅助供电接口的显卡主要有:
Radeon 9700PRO/9700
Radeon 9500PRO/9500(64MB/128Bit、128MB/128Bit、128MB/256Bit)
少数特殊板型的9800SE
“光驱”辅助供电接口:
和ATI Radeon 9700同台竞技的显卡就是NVIDIA的GeForce FX 5800系列了,NV30雷声大雨点小可以说是个难产儿。虽然5800现在看来非常失败,但是它却创下了数项纪录:夸张的“抽油烟机”散热器、额外占用一条PCI插槽、0.13微米制程高达500MHz核心频率、采用DDR2显存工作频率1GHz。从这些恐怖的规格当中就可以看出5800的实力非同一般,不管性能如何,功耗绝对不能和9700相提并论!根据NVIDIA官方给出的数据,5800U的最大功耗达到了85W!
NVIDIA在5800上使用了D型口作为显卡的辅助供电接口。大家都知道电源一般都提供至少4个D型口,因此显卡上使用D型口明显要比软驱接口更加方便一点,只不过体积要稍微要大些。虽然D型口和软驱供电接口所能提供的电压都是+5V和+12V,但是从物理的角度来讲,D型口由于接口针脚的接触面积要比软驱接口大很多,因此能比软驱接口提供更大的电流输出,这正是D型辅助供电接口被普遍使用的原因。
NVIDIA的5800/5900系列显卡有个好处(也可以说坏处)就是不接辅助供电接口也能够正常开机并且使用,但在进入Win窗口后,系统将会弹出一个警示窗口,提醒你显卡当前的供电状态不稳定。此时,显卡通过降低3D状态下的核心频率和减少VS和PS渲染的工作量来降低功耗,因此,虽然显卡仍然能够运行,但是速度会有明显下降。就拿5950U显卡为例,有辅助供电的情况下3DMARK03测试成绩为6000多分,如果不接电源成绩仅为2000多分! 而ATI方面R350核心的9800系列相比9700就是提高了核心/显存频率,所以功耗也增加了不少。不过软驱辅助供电接头被“光驱”接头所取代,看来软驱供电接头的命运和软驱一样悲惨,连最后一点存在的价值也没有了^_^。
目前中高端AGP显卡基本上都使用D型口作为辅助供电接口。
PCIE供电特点分析——杯水车薪
PCIE图形接口简介:
PCI-Express是一种通用的总线规格,它由Intel所提倡和推广,其最终的设计目的是为了取代现有电脑系统内部的总线传输接口,这不只包括显示接口,还囊括了CPU、PCI、HDD、Network等多种应用接口。
对于显卡来说,AGP8X的理论带宽为2.1GB/s,而PCIE16X的采用将使这一数值提升到4GB/s,而且全双工、串行互联等技术使得PCIE具有AGP不可比拟的优势!因此在显卡高速发展的现在,虽然目前还没能完发挥出PCIE接口的潜能,但PCIE取代AGP已经是毫无悬念!
主板PCIE16X插槽
显卡PCIE16X接口
从右到左依次为AGP8X/PCIE16X/PCIE4X/PCIE2X/PCIE1X/PCI插槽
PCIE接口供电:
由于AGP的供电不足,导致显卡PCB供电模块的电路元件和布线非常复杂,成本大为增加,如果PCIE接口能够妥善解决显卡的供电,那么显卡的制造难度和成本就会降低不少。 AGP-PRO没能取代AGP接口,那是因为技术上没有任何进步,而且兼容性问题导致主板和显卡厂商对它都不感冒。而令人期待的PCIE16X取代AGP8X是理所当然的事情,在大势所趋的情况下经过将近一年时间的“磨练”PCIE显卡终于被广为接受。那么新一代的PCIE接口相比AGP在供电方面有没有改进呢?首先来看看PCIE16X图形
接口的金手指定义图:
在插槽的最前端主要就是供电部分,五根+12V金手指、三根+3.3V金手指和一根+3.3V待机。在供电电压的选择上面,PCIE的做法和AGP-PRO相同,都是主要靠+12V供电,去掉了+5V,保留+3.3V。
事实上PCIE平台所作的改变还有非常重要的一项,那就是电源ATX接口变成了24Pin,相对于普通的20Pin接口多出来的4Pin是单独为PCIE插槽+12V和+3.3V供电的。
Intel当年P4的诞生带来了专为CPU供电的4Pin接头,而此次PCIE平台所带来的额外4Pin可以说是专为PCIE显卡供电的(通过金手指),PCIE接口的供电确实要远强于AGP。根据Intel的相关标准,PCIE接口所能提供的最大功率为75W,这足足是AGP的3倍!
PCIE接口高输入功率的优越性:
PCIE接口在供电方面做出的努力成效显著,ATI和NVIDIA的大部分PCIE显卡都不需要外接供电,因此显卡PCB布局更加简单、设计制造难度有所下降、成本得到了一定程度上的降低。下面举例说明:
中高端备受欢迎的6600GT显卡虽然在PCB上预留了外接供电接口的空焊位,但是在最终发布时NVIDIA去掉了辅助供电,单靠PCIE接口的供电足矣。最高端的6600GT都无需外接供电,自然6600家
族的6600标板/6200/6200TC等都不在话下。
NVIDIA老一代的5900通过使用HIS桥接芯片也搭上了PCIE的快车变成了PCX5900,在AGP平台5900U的功耗不过60W,因此PCX5900也无需外接供电。注意看显卡PCB布局,供电部分被移到了显卡前端,这样能够缩短供电模块与+12V金手指之间的距离,有效降低干扰和发热。
ATI X800PRO即便超频之后功耗也不到60W,但是在其PCB上却有一个6Pin的辅助供电接头。不过实验证明不插这个供电接头也没有任何问题,在PCIE平台上性能没有任何损失。看来ATI是“多虑”了,或者说这个PCB是给更高档次X800XT PE用的,为了以防万一,留了一个外接供电接头作为“备份”。
对于无需外接供电的PCIE显卡来说,电源的选择主要以+12V为主,按照标准最好使用ATX+12V 2.0版电源,功率300W。不过ATX+12V 1.3版的电源也可以作为备选,功率至少300W。
PCIE顶级显卡重蹈覆辙,6Pin专用接头供电
PCIE提供的75W功率看似很充足,但很快就不够用了,NVIDIA官方公布的数据表示6800U的功率达100W以上!即便是按照前面测试成绩72W的功率长时间使用还是要给PCIE插槽带来不小的压
力。何况大部分玩家将这种顶级显卡买来都想要超频以体验更强的性能。如果插槽内通过的电流过大,产生的负面影响难以预料,因此PCIE面对顶级显卡还是那么无奈,不得不重蹈覆辙使用外接供电。
其实在PCIE架构确定之初就考虑到了显卡的供电问题,Intel制定的ATX+12V 2.0标准除了24Pin接口里面多余的4Pin通过金手指给PCIE插槽供电之外,还规定了必须要有6Pin的单独接口给PCIE显卡供电。前面提到的X800PRO/6600GT上预留的外接供电接口就是上图所示的6Pin,当然顶级的6800U/6800GT/X00XTPE等显卡不会落下这个接口。
这个6Pin接头比较奇怪,其实是由两个+12V和接地组成的,另外有两个孔是空的没有定义,所以这个6Pin电源接口相当于两个D型电源输入,只是把+5V去掉了而已,此举与AGP版6800U上两个D型口的设计理念完全相同,看来我们不应该对6800U的双D型口感到惊讶!
其实这个接口完全可以设计成P4专用的4Pin +12V电源那种形式,那为什么不这样做呢?因为最新的ATX+12V 2.0版电源有两路+12V输出,其中一路给CPU独享,第二路给显卡和其他设备供电,因此为了和CPU的4Pin接口不发生混淆,将他设计为了6Pin接口。
两条+12V输入线是为了防止通过单条线的电流过大,两条的话就能够平均分配,这样就能够防止接口烧毁。另外6Pin接头的使用非常有利于简化显卡PCB的布线!
使用高端顶级PCIE显卡,电源自然要选用最好的,ATX+12V 2.0是不二之选,单考虑+12V输出的话,350W的电源也基本够用了,但还是推荐功率400W以上的产品。
主流显卡供电实例分析:
新起之秀6600GT(PCIE/AGP):
6600GT这一系列产品比较特殊,AGP版本完全是由PCIE版的6600GT“改造”而来:
市面上绝大多数的6600GT都采用了P216公版设计,而6600GT-AGP是P218公版设计,这两种版型都是NVIDIA所推荐的。由于AGP版要多一个桥接芯片,因此P218相对于P216改变了版型布局,在相同大小的PCB上做了相关调整以便容纳下HIS桥接芯片。
仔细观察两块显卡的供电部分,所用的电容、电感、电阻等元件几乎完全相同,唯一的区别就是迫于版型布局元件的位置有所不同,另外AGP版有额外的元件负责给HIS桥接芯片供电。
PCIE接口所提供的75W电力对于6600GT来说绰绰有余,因此无需外接供电。不过AGP接口就没这么幸运了,必须要连接D型口才能正常工作。既然供电部分的设计几乎完全相同,那么他们的供电方式以及电流大小也就没多大差异,只不过来源有区别。PCIE接口通过金手指主要使用+12V供电,+3.3V作为辅助,+5V已经被舍弃;因此可以推测6600-AGP主要使用外接D型口的+12V供电,+5V基本没有电流,而AGP插槽提供少量+3.3V输入。
明白了6600GT-AGP的供电方案之后就知道该选择什么样的电源了,供电主要靠+12V来完成,因此电源的+12V输出必须要加强,ATX+12V1.3版是首选。
GeForce 6800U AGP显卡:
简介:作为NVIDIA目前最高端的产品,它的功耗应该是目前为止最大的显卡之一,NVIDIA官方公布的功率达100W以上。
规格:0.13微米工艺,2.2亿晶体管,16条渲染管线,核心电压1.45V,核心/显存频率400/1100,256MB GDDR3,两个D型辅助供电接口。
功耗:实际3D游戏满负测试总功耗72W左右,AGP插槽提供不到5W,超频到440/1250功耗为77W。
AGP供电电流:+3.3V 0.17A、+5V 0.59A、+12V 0.10A
辅助供电电流:+5V 3.70A、+12V 4.22A
点评:可以这么说,6800U实际上彻底放弃了AGP供电,半数以上的电力(超频后达到50W)都来源于外接+12V供电,此时+12V电流高达4.22A。6800U这款显卡破天荒在显卡上集成了两个D型电源接口,目的就是为了让两个接口并联平摊这部分电流,有效地降低接触电阻产生的集中高发热。可见
建议电源:由于对+12V需求量很大,而且使用这种显卡一般都配合高端CPU,为了避免显卡和CPU争抢+12V输出电流,因此双路输出的ATX+12V 2.0高功率电源400W是基本配置。
双GeForce 6800U SLI烧毁原因分析:
现在就来分析一下为什么在文章开头所提到的双6800U SLI会烧毁。单块6800U显卡需要+12V输出至少4.5A的电流,那么两块就是9A,当然测试用CPU完全靠+12V供电,A64 FX设计功耗高达110W,不算电路转换损耗也需要+12V输出将近9A的电流,再加上电脑系统中的其他设备,+12V没有22A以上的输出是根本不可能带起来的。一般ATX+12V 1.3版的电源+12V输出最高只有18A(Intel标准),400W以上的大功率电源实际上+12V输出没有任何改善,多余的功率都集中在了+5V和+3.3V上面。这些
电源在+12V输出电流过大,超标工作的情况下不但供电线材损耗非常大,而且+12V输出电压也变得非常不稳定、波动范围较大,如此一来隐患重重。电压过高烧毁显卡就可想而知了。
以上的+12V所需电流都是以实际测试测试数据为准,如果按官方公布的标准推算下来的话,对于+12V的要求将更高,在电源的选择上必须要留有余量,这也就是NVIDIA建议单块6800U显卡使用480W功率电源的原因。双卡SLI虽然没那么夸张,但双路+12V输出是必须的,而且每路输出最好都能达到18A,500W ATX+12V 2.0电源是最佳选择。
总结:
摩尔定律一直暗中左右着集成电路芯片的发展,因此显卡功耗不断上升的趋势暂时是无法改变的,唯一所能做的就是满足这些显卡的胃口,提供更大的输出功率给他。
很显然,电脑接口标准的制定者很想让显卡的规格统一化,从AGP到PCIE,显卡从接口处能获得的电能增加了不少,他们做出的努力没有白费,目前主流的6600GT、X700Pro以及ATI最新的X800XL都无需外接供电,这样可以省事不少,无论厂商还是用户都非常乐意。
但是PCIE有限的功率输出还是出现了一些弊端,据非正式消息指出,ATI X800XL显卡超频能力不佳很可能是因为受到PCIE供电不足的限制,所以外接供电还是必不可少的。显卡的供电经过数次变动最终还是采用了和CPU相同的做法。或许将来“ATX +12V 3.0”标准出炉之后,三路+12V输出分给CPU、显卡和其他设备,到时候显卡就能真正与CPU“各自为政、分庭抗立”了。
最后不得不感叹显卡供电真是任重而道远!不过无论其供电方式有什么改变,最终都需要一款合适的电源支持,因此对于用户来说选则一款门当户对电源才是最重要的!最后参考主流显卡的供电方案、结合实际情况在搭配同档次CPU的情况下对于电源的选择做出合理的选择:
6800U:主要靠外接+12V供电,实际功率70-80W,400W 2.0版电源
6800GT:主要靠外接+12V供电,实际功率55-65W,350W 2.0版电源
6800标板:+12V至少需要2A,实际功率40W以上,350W 1.3版电源(2.0版更佳)
5950U:+12V、+5V、+3.3V需求都比较平均,实际功率75-80W以上,400W 以上1.3版电源
5900U:主要靠外接+12V供电,实际功率60W以上,400W 1.3版电源(2.0版更佳)
5700U:+12V至少需要2A,实际功率不到50W,300W 1.3版电源
5700:无需外接供电,超频到470/660实际功耗26W,在AGP的能力范围之内,电源的选择依CPU而定,普通250W。