как узнать количество фаз питания материнской платы
xTechx.ru
Новости Высоких Технологий
Фазы питания — количество, практическая польза от количества. Фазы питания для процессора на материнской плате — сколько нужно?
Фазы питания процессора (processor power phase)- количественная характеристика, указывающая число питающих фаз на материнской плате, предназначенных для процессора (это также затрагивает и видеокарты, но в том случае печатная плата – не материнская).
Зачем?
Теоретически, чем больше количество фаз, тем меньше нагрузка на каждую из фаз, меньше нагрев и стабильнее питание в бросках нагрузки, а также выше долговечность. То есть для разгона процессора, большое количество фаз – просто необходимо. Ведь нагрузка на фазы значительно увеличивается и требуется высокая стабильность для достижения максимальных результатов.
Как определить визуально количество фаз?
Количество фаз питания процессора или видеокарты, можно определить по надписи на коробке изделия или печатной плате, либо по количеству дросселей (катушки индуктивности) на плате.
Дроссели выглядят как обмотанные вокруг феррита или просто медные провода, скрученные в катушки, имеющие довольно толстое сечение. Чаще они бывают запакованы в небольшие коробочки в виде прямоугольного параллелепипеда для уменьшения количества потерь, помех и ЭМИ. Две или одна из этих коробочек, должны находиться немного в стороне – это фазы для питания оперативной памяти, их считать не нужно. Катушки стоят либо группами, либо вместе.
Подвох
Не всегда количество дросселей и слова на коробке отображают реально количество настоящих фаз. Бывает, что производитель использует удвоители и формирует половину виртуальных фаз (в лучшем случае).
Какое количество фаз питания на МП можно считать оптимальным?
Подразделение по производству материнских плат Intel утверждает, что для работы 4-х ядерного процессора без разгона достаточно 4-х фаз. Также по их словам, правильно спроектированные 4 фазы питания с качественными компонентами, часто выигрывают по стабильности питания, у неправильно спроектированных 16-ти фаз питания. Для разогнанного многоядерного процессора, вполне достаточно 8-ми полноценных фаз питания процессора, либо 16 фаз, в которых используется метод деления на 2, получая 8 полноценных улучшенных фаз. Также следует, что по количеству выходов из строя, многофазные схемы в лидерах из-за сложности конструкции и большому количеству используемых компонентов.
Технологии переключения фаз
(power phase switching)
Данные технологии, построенные на специальных контроллёрах, измеряют какое количество питания требуется процессору в данный момент, и включают или отключают блоки с фазами. Это позволяет увеличить долговечность работы оборудования, уменьшить энергопотребление и ЭМИ. Очень часто реализована LED индикация включенных фаз на материнской плате и даже степень нагрузки на них (как на изображении выше).
Что такое фазы питания VRM материнской платы?
VRM: важный в роли, но часто забытый
На каждой материнской плате есть цепь рядом с CPU, называемая модулем регулятора напряжения или VRM. Задача VRM состоит в том, чтобы сделать питание от блока питания пригодным для использования процессором и помочь, стабилизировать его. Если бы не VRM, ваш процессор даже не работал бы!
ОЗУ также имеет гораздо меньший, более простой VRM рядом со слотами оперативной памяти. Тем не менее, обычно фокусируется только на VRM процессора. Тяжёлый разгон ОЗУ выполняется немногими, и ОЗУ потребляет меньше энергии, чем ЦП, поэтому его часто игнорируют.
Технический материал: силовые фазы
В VRM есть две отдельные группы фаз питания. Один используется для ядер ЦП, а другой используется другими частями ЦП, например, встроенным графическим процессором. На типичной материнской плате фазы питания, используемые для ядер ЦП (те, которые нас интересуют больше всего), находятся слева от ЦП, в то время как другие находятся над ним, но это не всегда так, особенно для небольших материнских плат.
По мере увеличения количества фаз питания время, в течение которого данная фаза питания «работает», уменьшается. Например, если у вас есть две фазы питания, каждая фаза работает 50% времени. Добавьте третью, и каждая фаза работает только 33% времени, и так далее.
Если предположить, что используются одни и те же компоненты, то чем больше фаз вы добавите, тем круче будет работать каждая фаза, тем больше мощности сможет выдать VRM и тем стабильнее будет напряжение на процессоре. Чем больше энергии использует ваш процессор, тем горячее работает VRM. Работа кулера увеличивает срок службы VRM и снижает риск перегрева, что может стать проблемой для оверклокеров. Более высокая выходная мощность снижает риск перегрузки VRM, что может привести к выключению системы или замедлению работы процессора. Лучшая стабильность питания ЦП может в ограниченной степени снизить необходимое напряжение для стабильности разгона, повышения температуры ЦП и теоретического срока службы.
Качество фазы
Важно понимать, что большее количество фаз питания не обязательно означает лучший VRM. Фактический выбор компонентов во всем VRM имеет большое значение для рабочих температур и того, какую мощность способен выдержать VRM. Преимущество большего количества фаз заключается в стабильности напряжения, которое выдает VRM, в то время как температура и способность выходной мощности VRM находятся в воздухе.
Четыре фазы вполне могут быть лучшим выбором, чем восемь фаз, если компоненты достаточно лучше. С практической точки зрения, больше этапов, лучший выбор, но это не всегда так, поэтому лучше рассмотреть это в каждом конкретном случае.
Обманчивый маркетинг и дизайн
Довольно распространенная конструкция, используемая производителями материнских плат, заключается в удвоении количества компонентов, используемых в каждой фазе питания, без удвоения количества фаз питания. Те, кто не знает лучше, могут предположить, что вы можете подсчитать количество дросселей для подсчета количества фаз питания. Что возможно и более важно, производители материнских плат часто (но не всегда) используют эту конструкцию, одновременно требуя более высокого числа фаз. Хотя количество фаз питания не увеличивается, фактическое качество фаз все еще увеличивается, что значительно повышает выходную мощность VRM, а также рабочие температуры.
Эта практика вводит в заблуждение и не идеальна по сравнению с более актуальными фазами, но она все же помогает. ASUS Z390 Maximus XI Hero и MSI B450M Mortar (Titanium) считаются примерами такого дизайна, хотя и не являются обманчивым маркетингом. Тем не менее, Asrock Fatal1ty AB350 Gaming-ITX/ac, безусловно, считается примером притязательного подсчета количества фаз с использованием этой конструкции.
Производители материнских плат иногда выходят за рамки маркетинга двухкомпонентных фаз как дополнительные фазы, даже не удваивая все компоненты, но при этом требуют большего числа фаз. Они могут добавить еще один дроссель и, возможно, один транзистор (хотя и более важный, который обрабатывает большую часть мощности), чтобы создать видимость большего количества фаз, но не добавлять отдельные фазы. Это делает любую ложь о подсчете фаз еще более вопиющей и (в ограниченной, но не большой степени) уменьшает реальную выгоду. Gigabyte B450 Aorus M и Aorus Elite, Biostar B450MHC и ASUS TUF Z370-Pro Gaming являются примерами этого дизайна, хотя у них нет претензий по количеству фаз, связанных с ними.
Вывод
В конечном счете, в системах с процессорами последнего поколения беспокойство о VRM будет в основном актуально для тех, кто хочет достичь высоких разгонов, а не для обычных пользователей. До тех пор, пока производитель не укажет определенный процессор TDP как не поддерживаемый, вы можете использовать любой современный процессор на материнской плате с совместимым сокетом и запускать его без разгона и без проблем.
Основанное на доступных в настоящее время материнских платах, маловероятно, что вы столкнетесь с какими-либо существенными неудачами с любой приличной (фактической) четырехфазной материнской платой и четырехъядерным или шестиядерным процессором, а также с шестифазной материнской платой и восьмиъядерной центральный процессор (по крайней мере, до тех пор, пока его охлаждение не будет ужасным, как на ASRock Z390 Pro4). И если вы не пытаетесь побить рекорды разгона или используете процессор с 16+ ядрами, практические преимущества для виртуальных виртуальных машин высшего класса, которые могут иметь более восьми высококачественных фаз питания, невелики. Температура всегда может быть проблемой, но фактические температуры всегда будут варьироваться между пользователями и их оборудованием, в то время как какое-либо влияние на срок службы материнской платы неясно.
Все это говорит о том, что для большинства людей не стоит беспокоиться о VRM. Для нас, обычных пользователей, лучше сосредоточиться в основном на функциях и, возможно, эстетике, которую обеспечивает материнская плата. Но, зная это, вы можете сделать свой выбор более эффективно для ваших нужд.
Что такое VRM материнской платы
Содержание
Содержание
VRM (Voltage Regulator Module) является неотъемлемым и одним из важнейших элементов материнской платы, который отвечает за питание центрального процессора. Высокочастотные чипы, такие как ЦПУ компьютера, очень чувствительны к качеству питания. Малейшие неполадки с напряжением или пульсациями могут повлиять на стабильность работы всего компьютера. VRM представляет собой не что иное, как импульсный преобразователь, который понижает 12 вольт, идущие от блока питания, до необходимого процессору уровня. Именно от VRM зависит подаваемое на ядра напряжение.
Принцип работы VRM был описан в более ранней статье, а сейчас мы рассмотрим, из чего состоит подсистема питания процессора.
VRM состоит из пяти основных составляющих: MOSFET-транзисторы, дроссели, конденсаторы, драйверы и контроллер.
Транзисторы
«MOSFET» является аббревиатурой, которая расшифровывается как «Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor». Так что MOSFET — это полевой МОП-транзистор с изолированным затвором.
Дроссели
Дроссели — это катушки индуктивности, которые стабилизируют напряжение. Вместе с конденсаторами они образуют LC-фильтр, позволяющий избавиться от скачков напряжения и уменьшить пульсации. В современных материнских платах дроссели выглядят как темные кубики, находящиеся около МОП-транзисторов.
Конденсаторы
В современных платах твердотельные полимерные конденсаторы уже давно вытеснили электролитические. Это связано с тем, что полимерные конденсаторы имеют намного больший срок эксплуатации. Конденсаторы помогают стабилизировать напряжение и уменьшать пульсации.
Контроллер
Контроллер — чип, рассчитывающий, с каким сдвигом по времени будет работать та или иная фаза. Является «мозгом» всей VRM.
Драйвер
Драйвер — это чип, исполняющий команды контроллера по открытию или закрытию полевого транзистора.
Охлаждение — зачем оно нужно
Существует прямая связь между энергопотреблением процессора и нагревом VRM. Чем больше потребляет процессор, тем больше нагрузка на цепи питания, и, следовательно, больше их нагрев. MOSFET-транзисторы во время работы выделяют значительное количество тепла. Поэтому на них устанавливают пассивное охлаждение в виде радиатора, чтобы избежать перегрева и нестабильной работы. Производители материнских плат начального уровня часто экономят на этом, оставляя цепи питания без охлаждения, что, конечно, не очень хорошо, но не слишком критично, поскольку на подобные материнские платы обычно не ставят топовые процессоры с высоким TDP.
На транзисторы цепей питания можно не ставить охлаждение при условии, что температура во время нагрузки не будет превышать допустимых значений. Поэтому без охлаждения VRM очень нежелательно устанавливать «прожорливые» процессоры. На материнских платах, рассчитанных под оверклокинг, обязательно имеется охлаждение.
В самых топовых платах, помимо обычного радиатора, можно встретить испарительную камеру или водоблок для подключения к контуру СЖО.
Количество фаз
У неопытных пользователей именно эта характеристика зачастую становится ключевой при выборе материнской платы. Производители знают об этом и часто прибегают к различным уловкам. Чаще всего можно встретить использование двойного набора компонентов для одной фазы, что создает видимость большего количества фаз. Количество и характеристики фаз обычно не указываются производителями в расчете на то, что неопытный покупатель увидит много дросселей и купит плату, решив, что «больше — лучше».
Чтобы узнать реальное количество фаз и используемые компоненты, нужно посмотреть характеристики установленного на материнскую плату ШИМ-контроллера в технической спецификации. Количество дросселей далеко не всегда говорит о реальном количестве фаз. Кроме того, стоит учитывать, что некоторые драйверы способны работать в качестве удвоителя фазы. Это позволяет увеличить количество фактических фаз без использования более продвинутого ШИМ-контроллера.
Конфигурация фаз питания
В описаниях материнских плат часто можно увидеть такие обозначения, как 8+2, 4+1, и т. п. Эти цифры означают количество фаз, отведенных на питание ЦПУ и остальных элементов. Например, 8+2 означает, что 8 фаз отведено на питание ядер процессора, а оставшиеся 2 рассчитаны на контроллер памяти.
От количества фаз зависит уровень пульсаций, действующих на процессор. Чем больше фаз, тем меньше пульсаций тока. Большее количество фаз означает большее количество MOSFET-транзисторов в цепи, что положительно сказывается на температурных показателях. Кроме того, чем больше транзисторов, тем легче будет поставить высокое напряжение на ядра, что позитивно скажется на оверклокинге. В большом количестве фаз, по большому счету, имеются только плюсы. Главным и единственным недостатком, пожалуй, является лишь высокая цена.
Сколько нужно фаз на материнской плате
Содержание
Содержание
Тщательно выбирая процессор по ядрам и гигагерцам, а комплект памяти — по таймингам и частоте, пользователи забывают о главном — платформе, которая должна обеспечить и гигагерцы процессора, и тайминги оперативной памяти. Поэтому уже на этапе выбора материнской платы многие допускают ошибку: боятся переплатить за «маркетинг». Но под красивым радиатором и разноцветными диодами подсветки часто скрываются важные аппаратные различия. Например, качество подсистемы питания материнской платы — то, о чем должен знать каждый владелец ПК.
Многие пользователи уделяют основное внимание выбору процессора или видеокарты, тогда как материнская плата покупается «на сдачу». Опытные сборщики знают: если плата подобрана неверно, то вскоре она отправится на перепродажу. При этом пользователь потеряет на сделке примерно столько же, сколько в свое время ему пришлось бы доплатить за качественную модель. В некоторых ситуациях юзеры, наоборот, излишне усердствуют с выбором платформы, и половина функций, за которые пришлось щедро доплатить, не используется до конца жизни компьютера. Это не только качественный звуковой чип и обвязка на японских конденсаторах или цифровое табло для POST-диагностики — в первую очередь это подсистема питания материнской платы, которая отвечает за жизнь процессора в системе.
Voltage Regulator Module
Подсистема питания или VRM — это электрическая цепь материнской платы, которая преобразует ток, поступающий из блока питания компьютера, и делает его пригодным для питания процессора. Процесс преобразования напряжения довольно сложен, о нем рассказывали в отдельном материале с подробными объяснениями и наглядными примерами.
В подготовке напряжения для ядер участвует несколько узлов: MOSFET-транзисторы, дроссели или фильтры тока, а также сглаживающие конденсаторы и драйверы. Связка из четырех таких компонентов называется фазой, каждая фаза работает синхронно с остальными. Как и другие электрические узлы, фазы совершают работу, поэтому их отдельные компоненты могут сильно нагреваться. Уровень нагрева фаз зависит от заводских пределов: чем выше запас прочности у мосфета, тем больше тока он может преобразовать без выхода за рамки температурных ограничений.
Мощность фаз измеряется в амперах. Например, популярные мосфеты в топовых материнских платах теоретически выдерживают силу тока до 50 А. Умножим это значение на условное напряжение 1.3 В и получим 65 Вт — теоретический максимум мощности, который можно получить с одной фазы. При этом не забываем о КПД и потерях в виде теплового излучения, которое выделяется в процессе преобразования. Получается, что одна фаза не может обеспечить достаточным питанием современный процессор для настольного компьютера, так как даже базовое энергопотребление чипов начинается с 65 Вт, что уже находится на уровне теоретического максимума для одного мосфета материнской платы.
По этой причине материнских плат с одной фазой для питания процессора не существует — как правило, даже самая бюджетная модель имеет в распоряжении минимум 3-4 фазы.
«8+2» не равно 10
Как правило, производитель материнской платы старается выставить напоказ только те функции устройства, которые понравятся пользователю. Например, рассказать о том, что в условной модели есть шесть или восемь добротных фаз в системе VRM. Однако при изучении подробных технических характеристик окажется, что в действительности материнская плата обладает всего четырьмя фазами, тогда как две остальных никак не относятся к качеству питания процессорных ядер. Обычно, это обозначается как «4+2» или «6+2».
Дело в том, что VRM материнской платы питает не только вычислительные ядра, но и остальные узлы процессора. Например, в материнской плате ASUS Maximus VIII Hero производитель установил всего десять фаз, которые устроены по принципу 8+2. Здесь только восемь фаз занимаются питанием процессорных ядер и контроллеров, а оставшиеся две фазы выделены под что-то еще. Что-то еще — это встроенное в процессор графическое ядро, которое, несмотря на невысокую производительность в играх, тоже требует качественного питания.
Многие пользователи, в том числе авторы материалов в сети, ошибаются, считая, что две дополнительные фазы используются для питания остального оборудования на материнской плате. На самом деле, в конструкции МП предусмотрено еще несколько VRM-зон, которые отвечают за формирование напряжения для оперативной памяти, PCIe-устройств и даже для RGB-подсветки.
Как определить количество фаз питания
Проще всего посчитать, сколько дросселей распаяно на материнской плате возле процессорного разъема. В новых материнских платах дроссели выглядят как квадратные компоненты довольно больших размеров, выстроенные в ряд вокруг сокета.
Но, как мы разобрались в предыдущем пункте, не все фазы используются для питания процессора. Количество дросселей указывает только на общее количество фаз материнской платы. В то же время, из условных восьми только шесть могут быть задействованы для питания ядер. В таком случае метод определения фаз «на глазок» не сработает.
Некоторые производители публикуют подробные данные о своей продукции, поэтому информацию о VRM платы можно узнать из технических характеристик на сайте. Если же там этой информации нет, можно обратиться к «помощи зала» — энтузиасты-обзорщики прощупали почти все модели материнских плат, в том числе, подробно разобрали их системы питания, контроллеры, наличие дополнительных фаз и других особенностей строения VRM. Поэтому подробную информацию о качестве питания можно найти практически в любом обзоре.
Мощный процессор — слабая материнка
Процессоры из разных линеек отличаются количеством ядер, тактовой частотой, а также максимальным энергопотреблением, которое регулируется заводскими лимитами, записанными в процессор на конвейере. Такая «стандартизация» позволяет производителям найти безопасный минимум для того, чтобы даже бюджетная модель платы смогла запустить и «переварить» самый мощный и прожорливый процессор.
Например, в линейке настольных процессоров Intel присутствуют модели с энергопотреблением от 65 Вт до 125 Вт. При определенных условиях эти значения могут повышаться вместе с частотой процессора, а также снижаться, если того требуют температурные ограничения. Так, на стандартных настройках BIOS восьмиядерный Core i9 11900K может потреблять до 125 Вт. При этом, если кулер справляется с охлаждением ядер, а радиатор VRM удерживает температуру мосфетов в допустимых пределах, производительность процессора может быть увеличена с помощью TurboBoost. Если же система питания справляется со 125-ваттным процессором на пределе возможностей, автоматика станет снижать частоту и вольтаж процессора до тех пор, пока силовая часть материнской платы не охладится до безопасных значений. Этот процесс называется троттлингом.
Конечно, бюджетная плата с четырьмя фазами под процессор кое-как будет работать в паре с десятиядерным монстром, но только до тех пор, пока пользователю не понадобится полная мощность процессора. Как только чип «расчехлит» все 16 потоков и достигнет рабочей тактовой частоты в процессе рендера или 3D-моделирования, подсистема питания материнской платы просто-напросто закипит. В таком случае придется скрестить пальцы на руках, ногах и даже на лапах кота — крупно повезет, если автоматика вовремя включит троттлинг и не позволит VRM взорваться от перегрева. Чаще случается другое — после нескольких таких «прогревов» мосфеты вылетают с искрами и дымом.
Чтобы исключить такие ситуации, нужно сразу выбирать комплектующие, которые соответствуют друг другу хотя бы по параметрам питания. Для этого необходимо понимать, какому процессору будет достаточно четырех фаз, а какому мало и десяти.
Сколько вешать в фазах?
Чипы Intel делятся на несколько семейств — это ультрабюджетные Celeron, бюджетные офисные Pentium и высокопроизводительные Core. У AMD в этом плане все немного проще: актуальные бюджетные и флагманские чипы выпускаются только под флагами Athlon и Ryzen.
Celeron, Pentium и Athlon — это бюджетные модели процессоров, которые изначально рассчитаны на работу с любой материнской платой и любой системой питания. От них не стоит ожидать запредельной производительности, а значит, не будет высокого энергопотребления и нагрева. Поэтому мы разберем только линейки Core и Ryzen, которые, в свою очередь, делятся на несколько подкатегорий: Core i3, Core i5, Core i7 и Core i9 у Intel, а также Ryzen 3, Ryzen 5, Ryzen 7 и Ryzen 9 у AMD.
Каждый год производители обновляют процессоры и добавляют новым чипам порядковые цифровые имена — был Core i5 8600K, стал 9600K, а после 10600K и 11600K. Вместе с каждым обновлением линейки возрастает производительность чипов, при этом их энергопотребление остается прежним. Например, чип Intel Core i5 11400 потребляет 65 Вт, как и его предшественники — 9400, 8400, 7400. То же самое относится к моделям старших и младших линеек.
Это относится не только к процессорам «синего» лагеря, но и к чипам AMD. Если сравнить шестиядерные процессоры Ryzen 5 первого и третьего поколений, то их энергопотребление также совпадет. Зато разница в производительности между ними окажется настоящей пропастью.
Поэтому для настольных процессоров обоих производителей можно выразить зависимость энергопотребления чипов и фаз питания, необходимых для стабильной работы, в универсальной таблице. Например, так это будет выглядеть в случае, если пользователь собирает систему на Intel.
Значения в таблицы приведены с запасом прочности. Никто не спорит, что шестиядерный или восьмиядерный чип можно заставить существовать и на четырех фазах. Правда, о надежности такой сборки можно забыть.
Похожую таблицу можно составить и для процессоров AMD:
«Разгони меня полностью»
Перечисленные рекомендации действительны только в том случае, если пользователь не занимается разгоном процессора или оперативной памяти. Если же система нуждается в процессоре с разблокированным множителем, то о бюджетных материнских платах и даже моделях среднего ценового сегмента можно забыть.
Оверклокинг — это превышение заводских пределов и лимитов как процессора, так и материнской платы, ее VRM и контроллеров питания. В этом случае улетучивается «волшебство» автоматики, которая защищает компоненты от перегрева и выхода из строя, и пользователь остается один на один с гарантией на технику и ее сроком службы. Это касается не только процессоров Intel с литерой «К» в названии, но также и процессоров AMD Ryzen, которые вообще не имеют ограничений на разгон. В этом деле работает только одно правило — чем больше, тем лучше.
Для ориентира — подходящая и надежная система питания для разгона процессоров есть у таких моделей материнских плат, как Asus Maximus, MSI MEG, AsRock Taichi, Gigabyte AORUS.
Как не ошибиться с выбором
Выбор комплектующих — это война «жаб» и «хотелок». Пользователю всегда хочется выбрать что-нибудь получше, но здравый смысл и худеющий кошелек возвращают размечтавшегося оверклокера на место, заставляя присмотреть компоненты попроще и доступнее. Но не стоит кидаться из крайности в крайность. Даже в средней ценовой категории можно найти достойную материнскую плату, которая не только переварит мощный восьмиядерник в «домашнем» разгоне, но и будет стабильно работать с оперативной памятью на частоте до 4500 МГц.
При этом она не будет кипеть и троттлить — достаточно обратить внимание хотя бы на общее количество фаз. Если их уже десять, то велика вероятность, что процессору достанутся восемь полноценных линий, а этого уже достаточно даже для 10 мощных ядер. Конечно, важно учитывать и качество охлаждения: даже десять фаз могут оказаться бесполезными в долгосрочной нагрузке, если у них нет пассивного отвода тепла. Поэтому лучше отдать предпочтение той модели, для которой производитель не пожалел несколько лишних граммов алюминия.