Wygląd komputerów osobistych na przestrzeni lat zmienił się diametralnie. Na samym początku typowy PC był szarą smutną skrzynką schowaną głęboko pod biurkiem – im głębiej, tym lepiej. Z czasem zaczęło się to zmieniać: pecety opuściły zamknięte mury środowisk naukowych i trafiły do naszych domów, a ich wygląd nabierał coraz większego znaczenia. Nie bez przyczyny wszystkie kierowane do graczy serie kart graficznych i płyt głównych są wyposażone w podświetlenie LED. Podświetlone kolorowymi diodami podzespoły i obudowa z oknem to dopiero początek: następnym etapem są samodzielne modyfikacje, które dały początek nowej subkulturze moderów komputerowych.
Pierwsze modyfikacje były, jak na dzisiejsze standardy, bardzo przaśne, niczym tuning w pierwszej części Szybkich i wściekłych, niemniej tylko w nielicznych projektach karta graficzna była przenoszona ze slotu PCI Express w płycie głównej w inne miejsce w obudowie. A jedynie w ten sposób można zrealizować naprawdę niestandardowy pomysł na wygląd komputera lub zapewnić lepsze chłodzenie podzespołom. Żeby przenieść kartę w inne miejsce, trzeba użyć elastycznych przedłużaczy slotu PCI Express, potocznie zwanych riserami.
Pierwsze risery były używane już w komputerach wyposażonych w procesory 386 i 286. Były to sztywne PCB z nadrukowanymi ścieżkami sygnałowymi, wkładane w odpowiednie sloty rozszerzeń, na przykład PCI lub ISA. Dzięki nim możliwe było zamontowanie karty rozszerzeń równolegle do płyty głównej (mowa o kątowych riserach). Tego typu konstrukcje nadal można kupić.
Drugą grupą są risery przeznaczone do koparek kryptowalut. Składają się z reguły z trzech elementów: małej karty wkładanej w slot PCI Express ×1, płytki głównej, w którą wkładamy kartę lub karty graficzne, i przewodu połączeniowego, zazwyczaj USB 3.0.
Najbardziej zaawansowaną odmianą są przeznaczone do nowoczesnych kart graficznych risery do slotu PCI Express 3.0 ×16.
PCI-E – charakterystyka slotu
Wtyk PCI Express ×16 składa się ze 164 wyprowadzeń ułożonych po obu stronach płytki drukowanej. Pierwsza część złącza zawiera głównie wyprowadzenia dostarczające zasilanie karty, dopiero dalej znajdują się linie PCI-E, przedzielone sygnałem uziemiającym. Poniżej przedstawiamy zdjęcie wtyku PCI Express ×16 oraz wykaz wyprowadzeń slotu PCI Express ×4. Skrócenie szyny danych do styku numer 18 daje nam listę wyprowadzeń złącza PCI Express ×1.
Jakie ograniczenia wprowadzają risery
Ilość danych przesyłanych przez port PCI-E ×16 może być olbrzymia, bo teoretycznie przepustowość slotu w wersji 3.0/3.1 wynosi 15 754 GB/s. Dodatkowo zwykle konieczne jest także przesłanie zasilania, przy czym teoretyczne obciążenie linii zasilających w porcie PCI-E wynosi 75 W. Połączenie sygnału danych o dużej częstotliwości oraz sporych prądów to mieszanka, która może sprawiać wiele problemów. Postanowiliśmy sprawdzić, jak na wydajność karty graficznej wpływają najpopularniejsze dostępne risery.
Zaczniemy od rozważenia poszczególnych ograniczeń.
Ograniczone zasilanie
Jak doskonale wiemy, karta graficzna do prawidłowego działania wymaga zasilania. Jest ono dostarczane na dwa sposoby: karta pobiera cały prąd ze slotu PCI-E; dodatkowo wykorzystuje złącza zasilania 6–8-pinowe z zasilacza. Slot PCI Express 3.0 ×16 może podać prąd o mocy 75 W. Skoro mamy pięć linii zasilania po 12 V, pojedyncza żyła powinna mieć przepustowość prądową w okolicy 1,25 A. Niestety, wytwórcy riserów nie podają parametrów prądowych swoich produktów; wyjątkiem od tej smutnej normy jest na przykład Fractal Design.
Testowany w redakcyjnym laboratorium model VRC-25 w specyfikacji ma ustaloną maksymalną obciążalność prądową na poziomie 40 W. To mało! Co jeśli karta nie ma dodatkowych złączy zasilania?
Postanowiliśmy sprawdzić wpływ na wydajność pięciu riserów, które mieliśmy do dyspozycji, w porównaniu z konfiguracją, w której karta graficzna jest podłączona bezpośrednio do płyty głównej. W teście wykorzystaliśmy trzy karty: Asus Expedition 1050 Ti 4 GB, zasilaną tylko ze slotu PCI-E, Gigabyte Radeon RX 480 G1 Gaming 8 GB (mając w pamięci jej problemy ze zbytnim obciążeniem gniazda PCI-E) oraz najwydajniejszą obecnie konstrukcję, referencyjny model GeForce GTX 1080 Ti.
Rozpatrując tylko zapotrzebowanie na zasilanie ze złącza PCI-E, trzeba od razu zaznaczyć, że największe spośród testowanej trójki ma AMD Radeon RX 480. Wpłynęło to na wydajność, choć w przypadku większości riserów różnice nie są duże. Co ciekawe, zarówno GeForce GTX 1080 Ti, jak i GTX 1050 Ti podłączone poprzez risery nie doznały dużych spadków wydajności. Wyjątkiem jest tylko tani, kiepskiej jakości riser Delock, który nie był w stanie zasilić kart GeForce GTX 1080 Ti oraz AMD Radeon RX 480 (karty nie uruchamiały się). Spadek wydajności GTX-a 1050 Ti był zaś olbrzymi: średnie tempo animacji z 33 kl./s zmniejszyło się do 10 kl./s.
Długość risera
Doskonale wiemy z fizyki, że im dłuższy przewód, tym większa rezystancja. Oprócz długości na wartość tego parametru wpływa rodzaj użytego materiału oraz średnica pojedynczej żyły. Rezystancja zaś wpływa na skuteczność przenoszenia zasilania. Znacznie większe zmartwienie to przesłanie na dłuższe odległości sygnałów o wysokiej częstotliwości, a w naszym przypadku trzeba przekazać aż 16 linii PCI-E. Żeby sprawdzić, jak długość risera wpływa na wydajność podłączonej do niego karty, postanowiliśmy zbadać dwa urządzenia firmy Thermaltake z linii Premium. Są prawie identyczne – prawie, bo różnią się długością. Mamy zatem stałą jakość wykonania, te same przewodniki i to samo ekranowanie. Pierwszy riser ma długość 300 mm, a drugi – 600 mm.
Ich wydajność jest prawie taka sama. Oczywiście, dłuższy, 600-milimetrowy jest minimalnie wolniejszy. Czy w takim razie długość ma znaczenie? Jak najbardziej. Jeśli riser będzie gorszej jakości niż dwa uwzględnione w teście modele wysokiej klasy, każdy centymetr będzie miał znaczenie i z każdym następnym prędkość transferu w taśmie będzie spadać, co przełoży się na mniejszą liczbę klatek na sekundę.
Ekranowanie
Przesyłanie sygnałów elektrycznych o dużej częstotliwości nie jest łatwe właśnie z powodu zakłóceń generowanych w przewodnikach. Receptą jest ekranowanie elektromagnetyczne. Długi nieekranowany przewód może działać jak antena: zbierać inne sygnały o wysokiej rozdzielczości, które w konsekwencji zakłócają przesyłany sygnał. Mamy także do czynienia ze zjawiskiem odwrotnym: podczas przesyłania sygnału o wysokiej częstotliwości linia przesyłowa działa jak antena nadajnika radiowego – emituje zakłócenia. W efekcie przesyłane szeroką, wielożyłową taśmą sygnały mogą się wzajemnie zakłócać. Oczywiście, już na etapie projektowania interfejsu PCI-E pomyślano o odpowiednich zabezpieczeniach, czego dowodem są prowadzone pomiędzy liniami PCI-E przewody uziemiające. Jednak w przypadku elastycznych i długich taśm konieczne jest dodatkowe ekranowanie EMI, które zazwyczaj ma formę nałożonego na taśmę przewodników płaszcza o właściwościach ferromagnetycznych. Charakterystyka materiału jest tak dobrana, żeby impedancja płaszcza dla tłumionych częstotliwości była możliwie duża. Wpływ elektromagnetycznej osłony mogliśmy sprawdzić na przykładzie dwóch riserów: Fractal Design Flex VRC-25 oraz Thermaltake PCI-E 3.0 ×16 200 mm. Pomimo zbliżonej jakości wykonania i w praktyce tych samych wymiarów ograniczenia nakładane przez produkt Thermaltake'a przekraczają 30 procent.
Jakość wykonania
Risery mimo prymitywnej, wbrew pozorom, konstrukcji są dość drogie. Dobierając produkty do testu, chcieliśmy zbadać zarówno te tanie, jak i droższe. Jak nietrudno zgadnąć, jakość wykonania idzie w parze z ceną. Najsłabszą jakość ma Delock. Płytka drukowana ze złączem PCI-E jest delikatnie wygięta, a przewód przesyłający sygnał to typowa elastyczna taśma owinięta srebrną folią, do której właściwości na pewno nie należy tłumienie zakłóceń elektromagnetycznych. Pozostałe risery są już znacznie lepiej wykonane, przy czym naszym zdaniem najgorzej z nich wygląda Thermaltake PCI-E 3.0 ×16. Taśma przesyłająca sygnał nie jest w nim ekranowana elektromagnetycznie, a elementy usztywniające miejsce przymocowania taśmy są na stałe przynitowane do głównej płytki risera.
Czy jakość wykonania w takim razie ma wpływ na wydajność? Naszym zdaniem – tak. Riser w obudowie komputera narażony jest na różne zakłócenia (dlatego tak ważne jest odpowiednie ekranowanie taśmy sygnałowej) i ma różne warunki pracy. Taśma sygnałowa musi być starannie przymocowana do płytek drukowanych, tak żeby nie dochodziło do niepożądanego ruchu na łączeniu tych elementów. Ruch ten może osłabić punkty lutownicze. Taśma powinna być odpowiednio elastyczna i odporna na uszkodzenia mechaniczne. (Bardzo często taka taśma ociera się o inne podzespoły komputera, na przykład w trakcie przenoszenia karty graficznej na drugą stronę obudowy; wtedy wygina się i tworzy dużą literę U, przez co może dojść do jej przetarcia lub innego uszkodzenia).
Procedura testowa
Poszczególne risery testowaliśmy w trzech grach: Wiedźmin 3: Dziki Gon, Wolfenstein: The New Colossus, Assassin's Creed Origins. Te trzy produkcje są bardzo wymagające względem kart graficznych i procesora. Użyte karty to Nvidia GeForce GTX 1080 Ti, GTX 1080, GTX 1070, GTX 1060 i GTX 1050 Ti, który nie wymaga dodatkowego zasilania dostarczanego przez złącze 6–8-pinowe. Ze względu na zamieszanie, które swego czasu wywołał model AMD Radeon RX 480, gdy się okazało, że pobiera ze slotu PCI-E energię o zbyt dużej mocy, postanowiliśmy sprawdzić, jak współpracuje z riserami. Przetestowaliśmy też wydajniejszy model Radeon RX Vega 56.
Risery – opis testowanych modeli
TT Premium PCI-E 3.0 Extender o długości 600 mm i 300 mm
W teście znalazły się trzy risery firmy Thermaltake: dwa z serii Premium oraz jeden z serii podstawowej. Oba najdroższe wyglądają tak samo – różnią się tylko długością. Już od pierwszej chwili sprawiają bardzo dobre wrażenie. Zarówno wtyk, jak i złącze PCI-E są bardzo stabilnie przytwierdzone do elastycznej taśmy. Charakterystycznym elementem TT Premium jest to, że taśma łącząca gniazdo i wtyk składa się z 5 podłużnych taśm, a każda pojedyncza taśma mieści w sobie 32 żyły sygnałowe. Dzięki temu riser ten jest najbardziej elastyczny spośród przetestowanych. Obydwa produkty są ekranowane elektromagnetycznie na całej długości taśmy, co powinno pomóc im w osiągnięciu dobrych wyników w poszczególnych testach.
Poniższy obrazek przedstawia, jak rozgrzewa się riser Thermaltake Premium pod pełnym obciążeniem. Zaznaczenie pokazuje, gdzie znajdują się żyły zasilające.
Do testów dostarczył: Extrememem.com
Cena w dniu publikacji (z VAT): ok. 296 zł
Do testów dostarczył: Extrememem.com
Cena w dniu publikacji (z VAT): ok. 343 zł
Fractal Design Flex VRC-25
Fractal Design Flex VRC-25 to jedyna taśma przedłużająca w ofercie tej marki. Gdybyśmy nie mieli wcześniej do czynienia z riserami Thermaltake'a z serii Premium, jakość wykonania uznalibyśmy za wzorową. Taśma z przewodami sygnałowymi jest bardzo dokładnie okryta czarnym materiałem, którego zadaniem jest ekranować przewody.
Długość całkowita podawana przez producenta wynosi 250 mm z uwzględnieniem wtyku oraz złącza PCI Express ×16. Elastyczność risera w płaszczyźnie poziomej jest zadowalająca. Jest sztywny i trzeba użyć trochę większej siły, żeby go odpowiednio wygiąć. Elastyczność w płaszczyźnie pionowej jest za to słaba. Naszym zdaniem w ogóle nie należy go wyginać w tej płaszczyźnie.
Jesteśmy prawie pewni, że udało nam się określić wytwórcę tego modelu. To firma Li-Heat, która specjalizuje się w produkcji różnych riserów dla innych marek.
Fractal Design Flex VRC-25 nagrzewa się bardzo nieznacznie, co było bardzo trudno uchwycić kamerą termowizyjną. Zaznaczony fragment to miejsce, gdzie znajdują się żyły zasilające.
Do testów dostarczył: Fractal Design
Cena w dniu publikacji (z VAT): ok. 187 zł
Thermaltake PCI-E 3.0 ×16 200 mm
Następny riser to jeden z podstawowych modeli w ofercie Thermaltake'a. Taśma robi dobre pierwsze wrażenie. Przewody sygnałowe są osłonięte czarnym materiałem, który jednak ich nie ekranuje. Producent podaje, że długość risera to 200 mm, ale jest większa. Taką długość ma bowiem sama taśma; długość taśmy od wtyku do gniazda to 256 mm.
Elastyczność w płaszczyźnie poziomej jest bardzo dobra, a w płaszczyźnie pionowej – słaba, to jednak nie dziwi ze względu na szerokość taśmy. Radzimy, żeby nie wyginać jej w tej drugiej płaszczyźnie.
Thermaltake PCI-E 3.0 ×16 200 mm również nie nagrzewa się podczas pracy.
Do testów dostarczył: Extrememem.com
Cena w dniu publikacji (z VAT): ok. 110 zł.
Delock GH-PELX16
Najtańszy riser w teście dostarczyła firma Delock. Jest też najkrótszy, bo jego długość wynosi tylko 100 mm. Już pierwszy kontakt nie nastraja optymizmem. Gniazdo oraz wtyk PCI-E są ze sobą połączone dwoma krótkimi odcinkami taśmy komputerowej. Jeden składa się ze 100 żył, a drugi – z 60. Na taśmy nałożona jest folia, która prawdopodobnie (sugerują to wyniki) nie jest wykonana z materiału tłumiącego zakłócenia elektromagnetyczne. Naszym zdaniem folia jest aluminiowa.
Do testów dostarczył: Delock
Cena w dniu publikacji (z VAT): ok. 87 zł
Test riserów – wydajność kart graficznych
Poniżej przedstawiamy wyniki wybranych kart graficznych w konfiguracji z różnymi riserami w trzech grach: Assassin's Creed Origins, Wolfenstein: The New Colossus i Wiedźmin 3: Dziki Gon.
Assassin's Creed Origins
Wiedźmin 3: Dziki Gon
Wolfenstein: The New Colossus
Podsumowanie
Przetestowane przez nas risery różnią się bardzo mocno. Najtańszy Delock okazał się bardzo kiepski. Jest najgorzej wykonany, a wpływ na działanie karty graficznej ma olbrzymi. W ogóle nie współpracował z GTX-em 1070 i jeszcze szybszymi GeForce'ami ani z modelem AMD Radeon RX 480. Dopiero zmiana na GTX-a 1060 lub słabszy model pozwoliła wyświetlić obraz na monitorze – wyświetlić, bo wydajność w grach to inna kwestia. Użycie tego risera powoduje gigantyczny spadek wydajności, do poziomu uniemożliwiającego rozgrywkę. Należy unikać tak tanich riserów, jeśli są tak fatalnie wykonane.
Po przeciwnej stronie spektrum znajduje się Fractal Design Flex VRC-25. Jego użycie powoduje spadek wydajności nieprzekraczający 1,76 procent. To najlepiej działający riser w naszym zestawieniu, dlatego możemy mu przyznać swój znaczek „Rekomendacja”.
Dodatkowo Fractal Design Flex VRC-25 jest bardzo dobrze wyceniony: średnio kosztuje około 100 zł mniej od modelu Thermaltake Premium o długości 300 mm.
Wpływ na działanie karty graficznej podłączonej poprzez riser Thermaltake Premium 300 mm jest tylko odrobinę większy niż wpływ omówionego wcześniej modelu Fractal Design Flex VRC-25. Osiąga on wydajność na poziomie 97,44 procent wydajności karty graficznej podłączonej bezpośrednio do slotu PCI Express. Jest też długi i – naszym zdaniem – najlepiej wykonany, dlatego nie należy go wykluczać. Miejsce trzecie zajął najdłuższy riser w tym teście, 600-milimetrowy TT Premium. Możemy napisać, że jest to produkt do zadań specjalnych, bo dzięki jego ponadprzeciętnej długości dowolność umiejscowienia karty graficznej jest niemal stuprocentowa. Przeszkodą może być jednak dość wysoka cena (sprawdź, ile obecnie kosztuje).
Aktualizacja.
Otrzymaliśmy wiadomość od przedstawiciela firmy Delock, dotyczącą ich risera. Że nie gwarantują oni poprawnego działania tego risera z kartami graficznymi i że jego przeznaczeniem jest praca w szafach serwerowych. Sprawdziliśmy to i faktycznie na stronie producenta istnieje taka informacja. Niestety w sklepach, w których można kupić ten riser już takiej informacji nie ma.