Зроби сам: PCI riser

1. Зміст вступ
2. Постановка задачі
3. варіанти вирішення
4. Технічне обґрунтування прийнятого рішення

Зміст

вступ

Комп'ютер - істота багатопланове, в люблячих руках воно здатне прийняти найхимерніші форми. Так, конструкція системного блоку має на увазі установку довільного обладнання, хоча стараннями виробників материнських плат широта охоплення різко звужується. Далі мова піде про один вмираючому інтерфейсі - PCI. Новітні системні плати позбавляються від нього, а якщо підтримка і залишається, то у вкрай урізаному вигляді - один-два слота в самих незручних місцях.

Візьмемо, наприклад, модельний ряд Gigabyte верхнього діапазону лінійки Z77. Якщо такий інтерфейс присутній, то знаходиться в одному і тому ж місці - другий слот зліва. Це означає, що установка двох відеокарт ставить хрест на будь-якому PCI адаптер. Частково я розумію проектувальників - горда запис «SLI х3» явно переважує буденне «і PCI». Переважує в бажанні справити враження, порівняйте поширеність рішення з трьома відеоприскорювачами з "звичайним" SLI / CrossfireX і звуковою картою PCI. Втім, зараз SLI / CrossfireX швидше вже дійсно звичайне явище, хоча і не часте.

Можна перейти на продукцію інших виробників - у компаній MSI, ASRock, ASUS і інших, досить часто в середину блоку слотів встановлено не короткий «PCI Express х1», а другий слот PCI. Однак перший слот PCI так і залишається на другому місці, з краю ставлять «вкрай корисний» слот PCI Express х4 (в форматі х16).

На жаль, «виробника не вибирають». Простіше кажучи, підбір материнської плати ведеться по безлічі критеріїв: набір слотів, склад апаратури, тип і потужність джерела живлення, довіру до програмного забезпечення. Останнє теж важливо і справа не в «фанатських» пристрастях - коли через твої руки проходить не один комп'ютер, то починаєш збирати деяку статистику по характеру і якості рішень. Прориви бувають, але рідко.

Втім, я кілька відволікся. Згадана вище материнська плата має такий вигляд:

Що ж робити, відмовлятися від звукової карти і переходити на «вбудовану»? Або ще краще - бігти в магазин за версією PCI-e? На жаль, обидва рішення мають деякі істотні недоліки, і справа не тільки в додаткових грошових витратах. Однак можна піти третім шляхом - «перенести» слот, чому і буде присвячена ця стаття.

Постановка задачі

Ідея рішення зрозуміла - перенести слот з другого місця на перше. Але при цьому треба дотриматися ряд умов, які варто обговорити заздалегідь. Джерело проблеми знаходиться в сусідній відеокарти, яка встановлюється в слот «PCI-e х8» - вона досить «товста» і займає два слота, закриваючи PCI. Як важливий елемент постановки завдання слід відразу виключити варіанти, які мають на увазі деструктивні дії з материнською платою. По-перше, при цьому відразу втрачається гарантія; по-друге, пристрій виходить нестерпним і його не можна використовувати після зміни материнської плати. Це означає застосування «якогось» перехідника без демонтажу роз'єму PCI з плати. Фактично, в роз'єм треба встановити «як би» плату PCI, кожен висновок якої з'єднати з відповідним роз'ємом, тобто, звичайний подовжувач «вилка-розетка».

У системному блоці передбачається використання відеокарти верхнього цінового діапазону з класичним виконанням системи охолодження у вигляді «цегли». Для них типовим є відстань від низу СО до низу роз'єму PCI-e близько 14.5 мм. Вимірювання слоти PCI Express показало глибину ходу роз'єму 7.5 мм при повній висоті 11 мм. Установка відеокарти в такий роз'єм призведе до відстані її системи охолодження до материнської плати не менше ніж: 14.5 + (11 - 7.5) = 18 мм. Висота роз'єму PCI становить 15 мм. Отже, між відеокартою і слотом PCI залишається проміжок в 18 - 15 = 3 мм. Одна відправна точка є, перехідник під вставленому положенні повинен бути не вище 3 мм.

Друга умова, яке варто обумовити заздалегідь - як далеко буде переноситися слот. Перехідник можна зробити з використанням довгого гнучкого шлейфа, що дозволить перемістити плату в будь-яке місце системного блоку. Однак можна відразу відзначити, що будь-які «універсальні» рішення відразу породжують масу недоліків - пристрій може працювати нестабільно, довжина шлейфу виявиться надмірною і його кудись доведеться ховати, при цьому уникаючи різких згинів. Крім того, «гнучке» виконання означає, що роз'єм PCI на цільової платі буде триматися тільки за рахунок тертя, що не сприяє нормальній роботі, або буде потрібно передбачити жорстку фіксацію другій частині перехідника на корпусі системного блоку. Взагалі-то, не просте рішення.

Ніяких інших умов до перехідника не пред'являється, тому можна перейти до наступної стадії.

варіанти вирішення

Перше, що спадає на думку після прочитання технічного завдання - взяти звичайний « PCI riser ». Ціна перехідника може змінюватися в відчутних межах, від 200 до 1000 рублів, зате клопоту немає - встромив і працює.

Підходить під умови задачі? На жаль, немає. Подивіться на низ перехідника. На нижній частині шлейфа змонтована невелика плата з «крайовим» роз'ємом, яка вставляється в материнську плату, і ця плата досить висока. Тепер подивіться на неї уважніше - вона входить в роз'єм PCI на довжину жовтої частини, що становить лише половину її висоти. У завданні обумовлено, що виступає частина не повинна перевищувати 3 мм, а тут вже мова йде про 15 мм. Можна вчинити інакше, зрізати висоту плати за рівнем жовтого кольору і припаяти шлейф прямо до контактів. Це вже краще і цілком здійсненно, тільки ось ... купувати перехідник за 1000 рублів, щоб відразу його переробляти, причому самим кардинальним способом? Погана ідея, відкидається.

Власне, що перешкоджає зробити цей перехідник самим? Шлейфи UDMA 33 і 100 зовсім не рідкість і часто у великій надлишку. Роз'єм PCI береться з будь-якої материнської плати, а хустці роз'єму PCI можна відпиляти від непотрібного адаптера з таким інтерфейсом.

Я думаю, багато дізналися мережевий адаптер фірми Realtek RTL8029 зі швидкістю 10 Мбіт.

Шлейф самий звичайний, наприклад, UDMA 100.

А що, підходить ідеально. Провідники можна поділити «через один», парні на одну сторону плати, непарні на іншу. Або, можна взяти шлейф UDMA 33 - в ньому не такі жорсткі провідники і з ним легше працювати. Як недолік - шлейфів потрібно два, по одному на сторону плати, що може позначитися на величині виступаючої частини перехідника, а вона жорстко обмежена, лише 3 мм. Втім, товщина шлейфу UDMA 33 близько 0.85 мм.

Все, варіант прийнятний, пора робити? Стоп-стоп, спочатку варто оцінити недоліки:

• Буде потрібно зачистка й опайки чверті тисячі контактів гнучкого шлейфа.
• Для роз'єму PCI необхідно передбачити спосіб кріплення до корпусу системного блоку.

Подивіться на картинку трохи вище, на повноцінному переходнике роз'єм PCI встановлений на невелику плату з кріпильними отворами. Для повторення такого виконання доведеться робити аналогічну плату, що вкрай ускладнить виготовлення пристрою. Якщо ж кріплення не робити, то є шанс «сповзання» роз'єму з плати. Звичайно, його можна прив'язати нитками або скотчем, але, погодьтеся, це не є саме витончене рішення.

Втім, «бовтається» роз'єм PCI не найстрашніше явище, а от зачищати і обпоюють стільки контактів шлейфу заняття «дуже цікаве». Але, власне, навіщо нам шлейф? Завдання полягає в переміщенні слота на одне місце, відстань невелика. Крім того, припаювати провідники до самого роз'єму PCI незручно - висновки в ньому не зафіксовано і можуть трохи згинатися під дією зовнішніх зусиль. Трохи посунув перехідник і отримав замикання - це нам потрібно? Бррр! Це означає, що по виконання пайки це місце доведеться фіксувати якимось способом, скажімо, герметиком. Причому виконувати цю операцію слід вкрай акуратно - протече на контакти роз'єму і вся конструкція на викид.

Альтернативний варіант - не випоювати роз'єм з материнської плати, а випиляти його разом з фрагментом плати. При цьому вбиваються два зайці - загальні шини (земля і харчування) будуть якісно об'єднані, висновки роз'єму не будуть рухатися. Але ось забивання шлейфу - це довго, нудно, а при відсутності кваліфікації ще й неякісно.

Гм, може взагалі відмовитися від шлейфу? Цікава думка, а чому б і ні, власне? Для забезпечення фіксації роз'єму PCI його можна випиляти, а не випоювати, але чому б не відпиляти два слота замість одного? У цій шині більшість ланцюгів є загальними і з'єднують однойменні контакти слотів. Тоді вийде варіант номер три - випиляти з непотрібною материнської плати фрагмент з двома слотами PCI і замість одного з них впаяти хустці підключення. При цьому більшість з'єднань вже буде виконано наявної трасуванням. Залишається питання товщини, адже у нас всього 3 мм. Прикинемо витрати:

• Місце припайки хустки перехідника - думаю, 1.5 мм буде достатньо.
• Товщина друкованої плати - 1.6 мм.
• Траси плати та виступи - не більше 0.1 мм.
• Проріз в слоті PCI має фаску, приблизно 0.2 мм.

Якщо все підсумувати, то вийде 1.5 + 1.6 + 0.1 - 0.2 = 3 мм. «Десь» вкладаємося в розмір, але доведеться жорстко економити.

Недоліки рішення:

• З великими труднощами вкладаємося в допуск по товщині, що може викликати проблеми.

Дивно, а більше і немає недоліків, по крайней мере, явних. Якщо порівняти з варіантом використання гнучкого шлейфа, то можна відзначити навіть кілька переваг:

• Перехідник чітко фіксується по зсуву і повороту, а з вертикальним переміщенням легко боротися підставкою під роз'єм.
• Відстань між слотами стандартно, тому нова плата встане строго на своє місце.
• Проста комутація з'єднань, велика частина з них вже виконана (точніше - практично вся).

Особисто мені подобається цей варіант, тому на ньому і зупиню свій вибір.

Технічне обґрунтування прийнятого рішення

Ідея зрозуміла, рішення можна б виконувати, але перед цим треба точно з'ясувати, як воно працює і не вилізе якась прихована прикрість. Немає нічого гіршого пристрою, який працює не дуже надійно.

Звернемося до основ, інтерфейсу PCI. На щастя, нам не потрібно виготовляти якийсь свій пристрій, необхідно лише виконати з'єднання, тому особливо глибоко в теорію влазити немає необхідності.

У шині PCI більшість висновків слотів з'єднуються між собою, що полегшує завдання, але є і унікальні ланцюга, які індивідуальні для кожного слота. Подивимося таблицю списку ланцюгів роз'єму PCI, в якому все спеціальні сигнали будуть відзначатися знаком «*».

B1 -12V A1 TRST B2 TCK A2 + 12V B3 GND A3 TMS B4 TDO A4 TDI B5 + 5V A5 + 5V B6 + 5V A6 INTA (*) B7 INTB (*) A7 INTC (*) B8 INTD (*) A8 + 5V B9 PRSNT1 A9 - B10 - A10 + 5V B11 PRSNT2 A11 - B12 GND A12 GND B13 GND A13 GND B14 - A14 - B15 GND A15 RESET B16 CLK (*) A16 + 5V B17 GND A17 GNT (*) B18 REQ (*) A18 GND B19 + 5V A19 - B20 AD31 A20 AD30 B21 AD29 A21 + 3.3V B22 GND A22 AD28 B23 AD27 A23 AD26 B24 AD25 A24 GND B25 + 3.3V A25 AD24 B26 C / BE3 A26 IDSEL (*) B27 AD23 A27 + 3.3V B28 GND A28 AD22 B29 AD21 A29 AD20 B30 AD19 A30 GND B31 + 3.3V A31 AD18 B32 AD17 A32 AD16 B33 C / BE2 A33 + 3.3V B34 GND A34 FRAME B35 IRDY A35 GND B36 + 3.3V A36 TRDY B37 DEVSEL A37 GND B38 GND A38 STOP B39 LOCK A39 + 3.3V B40 PERR A40 SDONE (*) B41 + 3.3V A41 SBO (*) B42 SERR A42 GND B43 + 3.3V A43 PAR B44 C / BE1 A44 AD15 B45 AD14 A45 + 3.3V B46 GND A46 AD13 B47 AD12 A47 AD11 B48 AD10 A48 GND B49 GND A49 AD9 B50 - A50 - B51 - A51 - B52 AD8 A52 C / BE0 B53 AD7 A53 + 3.3V B54 + 3.3V A54 AD6 B55 AD5 A55 AD4 B56 AD3 A56 GND B57 GND A57 AD2 B58 AD1 A58 AD0 B59 + 5V A59 + 5V B60 - A60 - B61 + 5V A61 + 5V B62 + 5V A62 + 5V

Унікальні ланцюга, індивідуальні для кожного слота PCI:

• INTx (INTA, INTB, INTC, INTD) - лінії переривань.
• PRSNT1, PRSNT2 - сигнали наявності плати. Якщо є можливість, їх краще поєднати, але в перевірених сучасних (і не дуже) материнських платах ці ланцюги були відтрасувати тільки в одній, причому вельми давньою.
• CLK - провідна частота шини, 33 МГц.
• REQ - запит шини.
• GNT (не плутати з GND) - надання шини.
• IDSEL - ідентифікатор слоти.
• SDONE / SBO - сигналізація шини, може не використовуватися кінцевої платою PCI, але вкрай рекомендується підключити.

INTx приходять одночасно на всі слоти PCI, але на кожному наступному вони взаємно зміщуються по колу. На перший слот приходить ABCD, на другий BCDA і так далі. Тому, хоча лінії переривань загальні, але ці ланцюги доведеться розділити і з'єднати заново.

Друга ланцюг, що вимагає втручання - IDSEL, за допомогою якого плата визначає свій номер. Цей сигнал формується досить просто, з'єднанням виведення IDSEL з одним з висновків AD (шина «адреса-дані»). Прийнято використовувати AD16 в якості молодшого слота, AD17 для наступного і так до AD31. У відтрасувати платі висновок IDSEL вже з'єднаний з одним з ADx, але він напевно не співпаде з тим, чого чекає материнська плата зі свого гнізда. А може бути ще гірше, цей номер співпаде з уже існуючим PCI пристроєм.

Якщо в системі встановлена ​​шина PCI, то немає повної гарантії, що на ній же немає інших PCI пристроїв. Для універсальності ланцюг IDSEL краще взяти від перехідника, а не створювати самостійно замиканням на шину ADx. На жаль, це єдина ланцюг, яка може викликати проблему, тому її слід перевірити до того моменту, як почали вирізати слоти зі старої материнської плати. Зокрема, траса IDSEL від виведення A26 повинна бути доступною і її треба відрізати. З іншими ланцюгами проблем немає - просто замкнути однойменні висновки на двох слотах.