Сделай сам: PCI riser

для раздела Лаборатория

Оглавление

Вступление

Компьютер – существо многоплановое, в любящих руках оно способно принять самые причудливые формы. Так, конструкция системного блока подразумевает установку произвольного оборудования, хотя стараниями производителей материнских плат широта охвата резко сужается. Дальше речь пойдет об одном умирающем интерфейсе - PCI. Новейшие системные платы избавляются от него, а если поддержка и остается, то в крайне урезанном виде - один-два слота в самых неудобных местах.

Возьмем, например, модельный ряд Gigabyte верхнего диапазона линейки Z77. Если такой интерфейс присутствует, то находится в одном и том же месте – второй слот слева. Это означает, что установка двух видеокарт ставит крест на любом PCI адаптере. Отчасти я понимаю проектировщиков – гордая запись «SLI х3» явно перевешивает обыденное «и PCI». Перевешивает в желании произвести впечатление, сравните распространенность решения с тремя видеоускорителями с «обычным» SLI/CrossfireX и звуковой картой PCI. Впрочем, сейчас SLI/CrossfireX скорее уж действительно обычное явление, хотя и не частое.

Можно перейти на продукцию других производителей - у компаний MSI, ASRock, ASUS и других, довольно часто в середину блока слотов установлен не короткий «PCI Express х1», а второй слот PCI. Однако первый слот PCI так и остается на втором месте, с краю ставят «крайне полезный» слот PCI Express х4 (в формате х16).

К сожалению, «производителя не выбирают». Проще говоря, подбор материнской платы ведется по множеству критериев: набор слотов, состав аппаратуры, тип и мощность источника питания, доверие к программному обеспечению. Последнее тоже важно и дело не в «фанатских» пристрастиях – когда через твои руки проходит не один компьютер, то начинаешь собирать некоторую статистику по характеру и качеству решений. Прорывы бывают, но редко.

Впрочем, я несколько отвлекся. Упомянутая выше материнская плата выглядит следующим образом:

450x379  69 KB. Big one: 1000x837  266 KB

Что же делать, отказываться от звуковой карты и переходить на «встроенную»? Или еще лучше – бежать в магазин за версией PCI-e? К сожалению, оба решения обладают некоторыми существенными недостатками, и дело не только в дополнительных денежных тратах. Однако можно пойти третьим путем - «перенести» слот, чему и будет посвящена данная статья.

Постановка задачи





Идея решения понятна – перенести слот со второго места на первое. Но при этом надо соблюсти ряд условий, которые стоит оговорить заранее. Источник проблемы находится в соседней видеокарте, которая устанавливается в слот «PCI-e х8» - она довольно «толстая» и занимает два слота, закрывая PCI. Как важный элемент постановки задачи следует сразу исключить варианты, которые подразумевают деструктивные действия с материнской платой. Во-первых, при этом сразу теряется гарантия; во-вторых, устройство получается непереносимым и его нельзя использовать после смены материнской платы. Это означает применение «какого-то» переходника без демонтажа разъема PCI из платы. Фактически, в разъем надо установить «как бы» плату PCI, каждый вывод которой соединить с ответным разъемом, то есть, обычный удлинитель «вилка-розетка».

В системном блоке предполагается использование видеокарты верхнего ценового диапазона с классическим исполнением системы охлаждения в виде «кирпича». Для них типичным является расстояние от низа СО до низа разъема PCI-e около 14.5 мм. Измерение слота PCI Express показало глубину хода разъема 7.5 мм при полной высоте 11 мм. Установка видеокарты в такой разъем приведет к расстоянию ее системы охлаждения до материнской платы не менее чем: 14.5 + (11 – 7.5) = 18 мм. Высота разъема PCI составляет 15 мм. Итак, между видеокартой и слотом PCI остается промежуток в 18 – 15 = 3 мм. Одна отправная точка есть, переходник во вставленном положении должен быть не выше 3 мм.

Второе условие, которое стоит оговорить заранее – как далеко будет переноситься слот. Переходник можно сделать с использованием длинного гибкого шлейфа, что позволит переместить плату в любое место системного блока. Однако можно сразу отметить, что любые «универсальные» решения сразу порождают массу недостатков – устройство может работать неустойчиво, длина шлейфа окажется избыточной и его куда-то придется прятать, при этом избегая резких сгибов. Кроме того, «гибкое» исполнение означает, что разъем PCI на целевой плате будет держаться только за счет трения, что не способствует нормальной работе, либо потребуется предусмотреть жесткую фиксацию второй части переходника на корпусе системного блока. Вообще-то, не простое решение.

Никаких других условий к переходнику не предъявляется, поэтому можно перейти к следующей стадии.

Варианты решения

Первое, что приходит на ум после прочтения технического задания – взять обычный «PCI riser». Цена переходника может меняться в ощутимых пределах, от 200 до 1000 рублей, зато хлопот нет – воткнул и работает.

270x225  7 KB

Подходит под условия задачи? Увы, нет. Посмотрите на низ переходника. На нижней части шлейфа смонтирована небольшая плата с «краевым» разъемом, которая вставляется в материнскую плату, и эта плата довольно высока. Теперь посмотрите на нее внимательнее - она входит в разъем PCI на длину желтой части, что составляет только половину ее высоты. В задании оговорено, что выступающая часть не должна превышать 3 мм, а здесь уже речь идет о 15 мм. Можно поступить иначе, срезать высоту платы по уровню желтого цвета и припаять шлейф прямо к контактам. Это уже лучше и вполне осуществимо, только вот… покупать переходник за 1000 рублей, чтобы сразу его переделывать, причем самым кардинальным способом? Плохая идея, отбрасывается.

Собственно, что мешает сделать этот переходник самим? Шлейфы UDMA 33 и 100 вовсе не редкость и зачастую в большом переизбытке. Разъем PCI берется из любой материнской платы, а платку разъема PCI можно отпилить от ненужного адаптера с таким интерфейсом.

450x380  29 KB. Big one: 1350x1139  183 KB





Я думаю, многие узнали сетевой адаптер фирмы Realtek RTL8029 со скоростью 10 Мбит.

Шлейф самый обычный, например, UDMA 100.

147x126  5 KB. Big one: 1350x432  101 KB

А что, подходит идеально. Проводники можно поделить «через один», четные на одну сторону платы, нечетные на другую. Или, можно взять шлейф UDMA 33 - в нем не столь жесткие проводники и с ним легче работать. Как недостаток – шлейфов потребуется два, по одному на сторону платы, что может сказаться на величине выступающей части переходника, а она жестко ограничена, лишь 3 мм. Впрочем, толщина шлейфа UDMA 33 около 0.85 мм.

Всё, вариант приемлемый, пора делать? Стоп-стоп, вначале стоит оценить недостатки:

  • Потребуется зачистка и опайка четверти тысячи контактов гибкого шлейфа.
  • Для разъема PCI необходимо предусмотреть способ крепления к корпусу системного блока.

Посмотрите на картинку чуть выше, на полноценном переходнике разъем PCI установлен на небольшую плату с крепежными отверстиями. Для повторения такого исполнения придется делать аналогичную плату, что крайне усложнит изготовление устройства. Если же крепление не делать, то есть шанс «сползания» разъема с платы. Конечно, его можно привязать нитками или скотчем, но, согласитесь, получится не самое изящное решение.

Впрочем, «болтающийся» разъем PCI не самое страшное явление, а вот зачищать и опаивать столько контактов шлейфа занятие «весьма занятное». Но, собственно, зачем нам шлейф? Задача состоит в перемещении слота на одно место, расстояние небольшое. Кроме того, припаивать проводники к самому разъему PCI неудобно – выводы в нем не зафиксированы и могут немного изгибаться под действием внешних усилий. Немного подвинул переходник и получил замыкание – это нам нужно? Бррр! Это означает, что после выполнения пайки это место придется фиксировать каким-то способом, скажем, герметиком. Причем выполнять эту операцию следует крайне аккуратно – протечет на контакты разъема и вся конструкция на выброс.

Альтернативный вариант – не выпаивать разъем из материнской платы, а выпилить его вместе с фрагментом платы. При этом убиваются два зайца – общие шины (земля и питание) будут качественно объединены, выводы разъема не будут двигаться. Но вот заделывание шлейфа – это долго, нудно, а при отсутствии квалификации еще и некачественно.

Гм, может вообще отказаться от шлейфа? Интересная мысль, а почему бы и нет, собственно? Для обеспечения фиксации разъема PCI его можно выпилить, а не выпаивать, но почему бы не отпилить два слота вместо одного? В этой шине большинство цепей являются общими и соединяют одноименные контакты слотов. Тогда получится вариант номер три – выпилить из ненужной материнской платы фрагмент с двумя слотами PCI и вместо одного из них впаять платку подключения. При этом большинство соединений уже будет выполнено имеющейся трассировкой. Остается вопрос толщины, ведь у нас всего 3 мм. Прикинем расходы:

  • Место припайки платки переходника – думаю, 1.5 мм будет достаточно.
  • Толщина печатной платы - 1.6 мм.
  • Трассы платы и выступы – не более 0.1 мм.
  • Прорезь в слоте PCI имеет фаску, примерно 0.2 мм.

Если все просуммировать, то получится 1.5 + 1.6 + 0.1 – 0.2 = 3 мм. «Где-то» укладываемся в размер, но придется жестко экономить.





Недостатки решения:

  • С большим трудом укладываемся в допуск по толщине, что может вызвать проблемы.

Странно, а больше и нет недостатков, по крайней мере, явных. Если сравнить с вариантом использования гибкого шлейфа, то можно отметить даже несколько достоинств:

  • Переходник четко фиксируется по смещению и повороту, а с вертикальным перемещением легко бороться подставкой под разъем.
  • Расстояние между слотами стандартно, поэтому новая плата встанет строго на свое место.
  • Простая коммутация соединений, большая часть из них уже выполнена (точнее – практически вся).

Лично мне нравится этот вариант, поэтому на нём и остановлю свой выбор.

Техническое обоснование принятого решения

Идея понятна, решение можно бы исполнять, но перед этим надо точно выяснить, как оно работает и не вылезет ли какая-то скрытая неприятность. Нет ничего хуже устройства, которое работает не очень надежно.

Обратимся к основам, интерфейсу PCI. По счастью, нам не требуется изготавливать какое-то свое устройство, необходимо лишь выполнить соединения, поэтому особо глубоко в теорию влезать нет необходимости.

В шине PCI большинство выводов слотов соединяются между собой, что облегчает задачу, но есть и уникальные цепи, которые индивидуальны для каждого слота. Посмотрим таблицу списка цепей разъема PCI, в котором все специальные сигналы будут отмечаться 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





Уникальные цепи, индивидуальные для каждого слота PCI:

  • INTx (INTA, INTB, INTC, INTD) – линии прерываний.
  • PRSNT1, PRSNT2 – сигналы наличия платы. Если есть возможность, их лучше соединить, но в проверенных современных (и не очень) материнских платах эти цепи были оттрассированы только в одной, причем весьма древней.
  • CLK - ведущая частота шины, 33 МГц.
  • REQ – запрос шины.
  • GNT (не путать с GND) – предоставление шины.
  • IDSEL – идентификатор слота.
  • SDONE/ SBO – сигнализация шины, может не использоваться конечной платой PCI, но крайне рекомендуется подключить.

INTx приходят одновременно на все слоты PCI, но на каждом последующем они взаимно смещаются по кругу. На первый слот приходит A-B-C-D, на второй B-C-D-A и так далее. Поэтому, хотя линии прерываний общие, но эти цепи придется разделить и соединить заново.

Вторая цепь, требующая вмешательства – IDSEL, с помощью которого плата определяет свой номер. Этот сигнал формируется весьма просто, соединением вывода IDSEL с одним из выводов AD (шина «адрес-данные»). Принято использовать AD16 в качестве младшего слота, AD17 для следующего и так до AD31. В оттрассированной плате вывод IDSEL уже соединен с одним из ADx, но он наверняка не совпадет с тем, чего ждет материнская плата со своего слота. А может быть еще хуже, этот номер совпадет с уже существующим PCI устройством.

Если в системе установлена шина PCI, то нет полной гарантии, что на ней же нет других PCI устройств. Для универсальности цепь IDSEL лучше взять от переходника, а не создавать самостоятельно замыканием на шину ADx. Увы, это единственная цепь, которая может вызвать проблему, поэтому ее следует проверить до того момента, как начали вырезать слоты из старой материнской платы. А именно, трасса IDSEL от вывода A26 должна быть доступной и ее надо отрезать. С остальными цепями проблем нет – просто замкнуть одноименные выводы на двух слотах.

Telegram-канал @overclockers_news - это удобный способ следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Страницы материала
Страница 1 из 2
Оценитe материал
рейтинг: 4.5 из 5
голосов: 122

Комментарии 119 Правила



Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают