Обговорення ATX 3.0 та PCI Express 5 (PCIe 5) ведуться в мережі дуже активно – і для цього є всі підстави! Ці стандарти складні, але їх важливо розуміти фахівцям зі складання ПК. Теоретична основа вже готова та може дати багато корисної інформації, а також уявлення щодо енергоспоживання відеокарт у найближчі роки.

Що таке PCI Express 5?

Стандарт PCI Express визначає характеристики інтерфейсу PCI Express та оснащених ним плат розширення. Переважну більшість плат розширення становлять відеокарти, тому здебільшого цей матеріал присвячений їм. При цьому все сказане однаково відноситься і до інших плат розширення з інтерфейсом PCI Express 5.

Основна мета створення PCIe 5 - збільшення швидкості передачі даних з 16 до 32 GT/s (гігатрансфер на секунду), а також підвищення зручності використання та створення "запасу" на майбутнє. Основну увагу приділено зростанню з року в рік енергоспоживання відеокарт.

При розробці стандарту PCI Express 4 не враховувалися короткочасні пікові навантаження, які потребують від блоку живлення відеокарти. Ці моменти враховані при розробці PCI Express 5: максимальне довготривале (більше 1 секунди) енергоспоживання обмежене 600 Вт, короткочасно допускається таке перевищення цього значення: дворазове протягом 10 мілісекунд (0,01с) і триразове протягом 100 мікросекунд (0,0001с). Наприклад, відеокарта, що споживає (номінально) 600 Вт, не може споживати більше 1200 Вт протягом 10 мілісекунд максимум і 1800 Вт протягом 100 мікросекунд максимум.

Важливо розуміти, що значні (кратні) перевищення номінального значення споживаної потужності допустимі лише протягом дуже короткого проміжку часу тривалістю трохи більше 1000 мілісекунд. Обмеження за довготривалою споживаною потужністю становитимуть 600 Вт.

У стандарті також зазначається, що графічні карти не можуть споживати загалом понад 600 Вт від будь-якої комбінації роз'ємів живлення у системі. Існує багато чуток та припущень щодо надзвичайно високого енергоспоживання PCIe5 відеокарт, але ми вважаємо малоймовірним, що більшість моделей одразу вийдуть за межі цих зазначених обмежень. З іншого боку, цілком можливо, що згодом деякі high-end рішення із заводським розгоном не повністю відповідатимуть цим специфікаціям.

Новий стандарт також визначає новий роз'єм, через який подається живлення на відеокарту та інші пристрої. Він називається "12VHPWR" і про нього докладніше поговоримо нижче.

Що означає ATX 3.0 для блоків живлення?

ATX це стандарт, відповідно до якого створюються блоки живлення. Публікує поточну версію стандарту та оновлення компанія Intel. В останній версії – версії 3.0 – описані вимоги до блоків живлення з врахуванням специфікацій, визначених стандартом PCI Express 5. Високе енергоспоживання та різка зміна потужності навантаження не є чимось новим, вони враховані також і у більш ранніх версіях стандарту (2.X). Наприклад, блоки живлення, що відповідають стандарту ATX 2.4, повинні витримувати різкі зміни навантаження від 20 до 100% вихідної потужності (для відеокарт).

Однак з піковими навантаженнями справи не так добре, оскільки ATX 2.4 не обумовлює значення вище номінальної потужності. Чимало блоків живлення, що відповідають стандарту ATX 2.4, можуть без проблем витримувати короткочасні (обчислювані десятими і сотими частками секунди) навантаження, але величина та тривалість таких перевантажень не обумовлюються. Виробники блоків живлення часто вносили корективи, щоб їхня продукція адекватно працювала із сучасними (на момент виходу блоку живлення) відеокартами. Специфікація ATX 3.0 вперше визначає можливу величину та тривалість "перевантаження" блока живлення. У ній зазначено, що кабелі, що підводять живлення, і контакти роз'ємів плат розширення (зокрема, відеокарт) повинні бути адаптовані під короткочасне триразове підвищення споживаної від блоку живлення потужності. Наприклад, якщо взяти блок живлення номінальною потужністю 1200 Вт і відеокарту з класу "600 Вт", то на процесор буде виділено 300 Вт, і стільки ж для всіх інших компонентів - 300 Вт. Для відповідності стандарту ATX 3.0 блок живлення повинен забезпечувати короткочасну вихідну потужність (3*600 Вт)+300 Вт+300 Вт, сумарно 2400 Вт. Звертаємо увагу, що триразове короткочасне перевищення номінальної потужності "доступне" тільки для відеокарт та інших плат розширення, які живляться від відповідних роз'ємів PCIe.

Блок живлення ATX 3.0 не тільки гарантує постійну номінальну потужність, але і "відпрацьовує" високі пікові навантаження понад номінальну потужність. Блоки живлення ATX 2.X цього не роблять.

Новий роз'єм живлення 12VHPWR

Найбільш помітною для користувача зміною в блоках живлення та відеокартах, що відповідають стандартам PCIe 5 та ATX 3.0, буде роз'єм 12VHPWR. Новий роз'єм дозволяє підключати більш потужне навантаження і обов'язковий для усіх блоків потужністю від 450 Вт, що відповідають стандарту ATX 3.0.

Попереднє нововведення у живленні PCIe плат розширення відбулося у далекому 2013 році (PCIe Revision 2). До вже поширеного на той момент 6-контактного роз'єму живлення було додано 8-контактний (тобто 6+2), розрахований на 150 Вт замість 75 Вт (для шестиконтактного). В даний час для потужних графічних карт потрібно було використовувати до трьох 8-контактних роз'ємів.

Новий роз'єм 12VHPWR компактніший, і при цьому здатний забезпечити живлення відеокарти потужністю до 600 Вт. Конструкційно в роз'ємі 12 силових контактів, з яких шість підключені до лінії +12, інші шість - земля (Groung, GND). Окрім силових контактів, також присутні чотири сигнальні, що служать для зв'язку споживача (плати розширення, відеокарти) з блоком живлення.

Нові сигнальні лінії з'єднання 12VHPWR покращують взаємодію між блоком живлення та відеокартою. Блок живлення стандарту ATX 2.X "не знає", скільки споживачів підключено через роз'єм живлення PCIe. Відеокарти, у свою чергу, "не знають", наскільки можна навантажити блок живлення. У роз'ємі 12VHPWR цей недолік усунуто: сигнальні лінії використовуються для визначення факту підключення навантаження та визначення максимальної потужності (через контакти SENSE0 та SENSE1), що подається через з'єднання 12VHPWR. Градацій потужності всього чотири: до 150, 300, 450 та 600 Ват включно.

У стандарті PCI Express 5.0 прямо вказано, що постійне енергоспоживання відеокарти не повинно перевищувати 600 Вт. Значення максимального навантаження блок живлення "визначає" для відеокарти на роз'ємі 12VHPWR, і відеокарта його не перевищить, але при цьому її продуктивність може бути знижена, якщо потужність блоку живлення нижче, ніж вимоги до графічного процесора.

Деякі функції роз'єму 12VHPWR є додатковими та забезпечують сумісність із попередніми стандартами. Дозволяється, щоб роз'єм 12VHPWR нічого "не повідомляв" ні про можливі вимоги відеокарти, ні про її енергоспоживання. Наприклад, деякі версії Geforce RTX 3090 Ti та RTX 40 серії вже оснащені роз'ємом живлення 12VHPWR, але не відповідають стандарту PCIe 5 і не вимагають для роботи блоку живлення, що відповідає стандарту ATX 3.0. Можливо, у майбутньому такий самий підхід буде застосований і до інших відеокарт PCIe 4. Аналогічна ситуація може бути й з блоками живлення.

Той факт, що блок живлення укомплектовано кабелем з роз'ємом 12VHPWR, не означає, що цей блок відповідає стандарту ATX 3.0.

Адаптери, що дозволяють підключити "старі" PCIe роз'єми до нового 12VHPWR також існують. Іншими словами, можна підключити відеокарту з роз'ємом 12VHPWR за допомогою перехідника до блоку живлення, що не відповідає ATX 3.0. Однак Intel рекомендує підключати до блока живлення споживачів 12VHPWR лише у тому випадку, якщо блок живлення повністю підтримує ATX 3.0. Очікувані високі пікові навантаження також описані лише у зв'язку з кабелем 12VHPWR в останніх версіях рекомендацій PCI Express, і про них нічого не говорилося у попередніх стандартах. Іншими словами, існуючі на даний момент 6- та 8-контактні кабелі виконані без урахування "перевантажень", описаних у стандартах ATX 3.0 та PCIe 5.0. Очевидно, що виробники комплектуючих шукають можливості якомога швидше і "безболісніше" для ринку та користувачів перейти на новий стандарт. Тому потрібно звертати особливу увагу на маркування блоку живлення (чи він відповідає стандарту ATX 3.0, чи тільки попередній версії), щоб забезпечити дотримання усіх необхідних стандартів для відеокарт найближчого майбутнього.

Перспективи

Ми вітаємо появу специфікацій PCI Express 5 та ATX 3.0 та чіткі визначення енергоспоживання. Як розробнику блоків живлення, тепер ми отримали чітко визначені параметри, яким повинні відповідати наші блоки живлення. А чіткі рекомендації полегшують користувачам пошук відповідного блоку живлення для їх системи. Наш калькулятор потужності блоку живлення вже пропонує наочну допомогу у виборі відповідного блоку живлення. У майбутньому рекомендуємо активно використовувати калькулятор та консультуватися з технічною підтримкою для запобігання проблемам із сумісністю внаслідок паралельно існуючих стандартів. be quiet! вже почав оновлення серій блоків живлення відповідно до найсучасніших вимог: Dark Power 13 - це перший блок живлення ATX 3.0 від be quiet!, майже відразу після нього було анонсовано серію Pure Power 12 M. Решта серій також будуть оновлені протягом 2023 року.