Standardy ATX 3.0 i PCI Express 5 (PCIe 5) to aktualnie bardzo popularny temat – i całkiem słusznie! Standardy te są złożone, jednak bardzo ważne dla konfiguratorów zestwów PC. Chociaż do tej pory wiele definicji jest na razie przedstawionych tylko teoretycznie, dają one dobre spojrzenie na to, czego możemy oczekiwać od kart graficznych i ich zużycia energii w nadchodzących latach.

Co to jest PCI Express 5?

Standard PCI Express określa specyfikacje elektromechaniczne dla interfejsu PCI Express i jego kart rozszerzeń. Karty graficzne są tylko jednym z wielu rodzajów dostępnych kart rozszerzeń. Jednak w dalszej części tego wpisu skupimy się wyłącznie na tym, z czym wiąże się ten standard w kontekście kart graficznych.

Celem PICe 5 jest zwiększenie szybkości transmisji danych z 16 do 32 gigatrasferów na sekundę, poprawa użyteczności oraz dostosowanie standardu do przyszłych wymagań. Główny nacisk położony jest na rozwiązanie problemu rosnącego zużycia energii przez karty graficzne.

Wysokie obciążenia przejściowe nie mają ustalonego standardu w ramach PCI Express 4. Specyfikacja PCIe 5 nie tylko określa maksymalny średni pobór mocy na poziomie 600 W, ale także ogranicza krótkotrwałe skoki obciążenia. Dzięki nowemu standardowi PCIe 5 karta graficzna może pobierać maksymalnie trzykrotność swojego średniego poboru mocy w odstępie do 100 mikrosekund. Na przykład w przypadku 600-watowej karty graficznej maksymalny pobór mocy nie może przekroczyć 1800 watów w okresie 100 mikrosekund. Dla okresu 10 milisekund dozwolona jest maksymalnie dwukrotnie większa moc.

Ważne jest, aby zrozumieć, że wysokie szczyty obciążenia mogą występować tylko w bardzo krótkim czasie, a średni pobór mocy w przedziale czasowym 1000 milisekund w naszym przykładzie nigdy nie może być wyższy niż moc nominalna 600 watów.

Ponadto standard opisuje maksymalny pobór mocy 600 W dla kart graficznych w sumie przez dowolną kombinację złączy zasilających. Istnieje wiele spekulacji na temat ekstremalnie wysokiego poboru mocy nadchodzących kart, chcielibyśmy jednak podkreślić, że jest mało prawdopodobne, iż pełny zakres definicji zostanie wykorzystany przez wszystkie modele od razu. Z drugiej strony możliwe jest również, że w końcu dojdziemy do momentu, w którym fabrycznie przetaktowane karty graficzne z najwyższej półki nie będą w pełni zgodne z tymi specyfikacjami.
Oprócz specyfikacji dotyczących poboru mocy zaktualizowany standard definiuje nowe złącze zasilania: „Dodatkowe złącze zasilania 12VHPWR”. Poniżej szczegółowo wyjaśnimy nowe złącze.

Co oznacza standard ATX 3.0 dla zasilaczy?

PCI Express jest dla kart graficznych tym, czym ATX jest dla zasilaczy. Ten przewodnik projektowy jest publikowany przez firmę Intel, a najnowsze szczegóły wersji 3.0 opisują wymagania dla zasilaczy przy przestrzeganiu nowych specyfikacji zdefiniowanych przez PCIe 5. Wysoki pobór mocy i zmiany obciążenia nie są niczym nowym i zostały już uwzględnione w specyfikacji ATX 2.X. Zdefiniowane do tej pory wymagania są już spore, bo nawet zasilacz ATX 2.4 powinien poradzić sobie z bardzo szybkimi zmianami obciążenia (przejściowymi) od 20% do 100% prądu wyjściowego np. w przypadku kart graficznych.

Istnieje jednak luka w specyfikacji dotycząca szczytów obciążenia, ponieważ ATX 2.4 nie definiuje żadnych wartości powyżej mocy nominalnej. Zasilacze ATX 2.4 mogą zazwyczaj przyjąć wyższe wartości szczytowe obciążenia w warunkach rzeczywistych, ale po prostu nie ma zdefiniowanej wartości maksymalnej. Producenci zasilaczy często muszą ponownie dostosować swoje specyfikacje, aby spełnić wymagania nowoczesnych kart graficznych. Po raz pierwszy ATX 3.0 definiuje wartości docelowe powyżej mocy nominalnej zasilacza. Zgodnie z nimi złącza PCIe w przypadku kart graficznych muszą pozwalać na zmiany obciążenia do trzykrotności poboru mocy. Na przykład, jeśli spojrzymy na 1200-watowy zasilacz z kartą graficzną klasy 600-watowej, 300 watów jest przeznaczone dla procesora, a kolejne 300 watów jest przypisane do wszystkich innych komponentów. Zasilacz w tym przykładzie musi być w stanie osiągnąć moc (3 × 600 W) + 300 W + 300 W, czyli łącznie 2400 watów, w bardzo krótkim czasie. To właśnie pod tym względem zasilacze ATX 3.0 i ATX 2.X różnią się najbardziej.

Zasilacz ATX 3.0 gwarantuje nie tylko stałą moc nominalną, ale także absorpcję wysokich skoków obciążenia powyżej mocy nominalnej. Zasilacze ATX 2.X tego nie robią.

Nowe złącze 12VHPWR

Jedną z bardziej zauważalnych zmian dla użytkowników końcowych w specyfikacji PCIe 5 i ATX 3.0 jest nowe złącze 12VHPWR. Zapewnia ono znacznie więcej mocy i jest obowiązkowe dla zasilaczy ATX 3.0 o mocy 450 W lub większej.

Ostatni raz nowe złącza zostały wprowadzone w 2013 roku dla PCIe w wersji 2. 8-pinowe złącze zasilania PCIe mogło dostarczyć do 150 watów, podczas gdy specyfikacje znanych złączy 6-pinowych podawały jedynie 75 watów. Bardziej wymagające karty graficzne potrzebowałyby nawet trzech takich złączy zasilania.

Nowe złącze 12VHPWR jest znacznie bardziej kompaktowe i jest w stanie dostarczyć nawet 600 watów mocy przez jedno złącze. Posiada 12 żył do zasilania elektrycznego (6 × 12 V i 6 × masa) oraz cztery linie sygnałowe, które służą, jako interfejs komunikacyjny pomiędzy zasilaczem a kartami rozszerzeń.

Nowe linie sensoryczne złącza 12VHPWR poprawiają współpracę pomiędzy zasilaczem a komputerem PC. Zasilacz ATX 2.X obecnie nie wykrywa, czy są do niego podłączone odbiorniki i ile ich jest. Karty graficzne również nie otrzymują żadnych informacji od zasilacza. Nowe złącza 12VHPWR mają możliwość bardziej inteligentnej pracy. Wykorzystując piny sensoryczne, zasilacz może przekazać swoją maksymalną moc poprzez SENSE0 i SENSE1. Maksymalne obciążenie 12VHPWR może być zdefiniowane w czterech krokach, co 150, 300 450 lub 600 watów.

Z drugiej strony PCIe 5 wyraźnie określa, że ciągły pobór mocy 600 W nie może być przekroczony przez podłączoną kartę. W zależności od tego, w jaki sposób zasilacz ustawi maksymalne dopuszczalne obciążenie, karta graficzna nie będzie próbowała go przekroczyć, ale może działać ze zmniejszoną wydajnością lub działać nieprawidłowo, jeśli moc znamionowa zasilacza jest niższa niż wymagania GPU.

Niektóre cechy złącza 12VHPWR są opcjonalne i zapewniają kompatybilność z poprzednimi standardami. W rezultacie złącze 12VHPWR nie daje wskazówek, co do wydajności karty lub jej poboru mocy. Na przykład karta GeForce RTX 3090 Ti oraz seria RTX 40 jest już wyposażona w złącze 12VHPWR, ale nie jest ani kartą PCIe 5, ani nie wymaga do działania zasilacza ATX 3.0. To samo podejście może być wykorzystane również w przypadku innych kart graficznych PCIe 4 w przyszłości. Podobną logikę można zastosować do zasilaczy.

To, że nowy zasilacz ma kabel ze złączem 12VHPWR nie oznacza, że musi to być zasilacz ATX 3.0.

Możliwe jest użycie kabla przejściowego z poprzedniego złącza PCIe do nowego złącza 12VHPWR z zasilaczem ATX 2.X i takie rozwiązanie jest już stosowane. Intel zaleca jednak, aby nowe gniazdo złącza lub stałe kable 12VHPWR były dołączane tylko do zasilaczy w pełni zgodnych z ATX 3.0. Podkreśla to fakt, że najnowsze zmiany PCI Express opisują jedynie moc szczytową w połączeniu z kablem 12VHPWR. Widać, że rynek szuka luk, aby jak najszybciej i jak najmniejszym kosztem udostępnić użytkownikom tę nową technologię. Należy zwrócić szczególną uwagę, czy producent wyraźnie oznacza zasilacz, jako zgodny z ATX 3.0, aby zapewnić spełnienie wszystkich niezbędnych standardów dla przyszłych kart graficznych. be quiet! odświeża swoja portfolio i wprowadza na rynek zasilacze gotowe na przyszłość. Dark Power 13 to pierwszy zasilacz ATX 3.0 marki be quiet! a następnie Pure Power 12 M. Pozostałe serie zostaną zaktualizowane w 2023 roku.

Prognoza

Z zadowoleniem przyjmujemy specyfikacje PCI Express 5 i ATX 3.0 oraz jasne definicje dotyczące zużycia energii. Jako twórcy zasilaczy otrzymujemy jasne parametry, do których muszą być dostosowane nasze zasilacze. Nasi użytkownicy będą mogli łatwiej znaleźć odpowiedni zasilacz dla swoich potrzeb, a wszystko to dzięki jasnym wytycznym. Kalkulator wyboru zasilacza nadal oferuje pomoc użytkownikom końcowym w wyborze odpowiedniego zasilacza dla niezliczonych konfiguracji systemowych. W przyszłości udzielanie porad stanie się jeszcze ważniejsze ze względu na dwa standardy istniejące w tym samym czasie.