Насколько я понимаю, компьютеры не всегда постоянно потребляют одинаковое количество энергии. Есть моменты, когда жесткие диски находятся в режиме ожидания и не используют столько, сколько они вращаются, и графические карты экономят энергию, когда они не используются полностью.

Что происходит, когда, например, у вас установлено 100 жестких дисков в настольном ПК (или стойке для сервера), скажем, с блоком питания 1000 Вт, и все они находятся в режиме ожидания, а затем внезапно какой-то процесс получает доступ ко всем жестким дискам и раскручивает их, потребляя больше энергии, чем может дать блок питания?

Есть ли какой-нибудь сигнал, который посылают жесткие диски, когда они думают, что им не хватает энергии? Или каждый отдельный аппаратный компонент спрашивает блок питания, может ли он предоставить ему Х ватт мощности, и он может сказать: «Нет, у меня нет этого в наличии»? Решает ли материнская плата согласовать этот запрос питания и безопасно ли избежать внезапного отключения питания и мгновенного выключения? Или стандартный протокол в этом случае обвалился, не пытаясь избежать этой проблемы?

Исходя из моего опыта работы с моим рабочим столом, несколькими жесткими дисками и маломощным блоком питания на 350 Вт, он мгновенно отключился бы, если все 5 жестких дисков одновременно пытались раскрутиться. К счастью, ничего плохого не произошло, но я хотел бы знать, является ли мгновенное отключение ожидаемой и запланированной реакцией аппаратных компонентов, или просто материнская плата (или блок питания) выходит из строя и неожиданно отключает все.

Чтобы прояснить мой вопрос : что меня интересует, так это то, почему общим результатом является отключение системы вместо безопасного отказа в питании устройства, которое может привести к перегрузке системы? Управление питанием через USB защищает от такого сценария, так почему же логика управления кабелями питания SATA / Molex не имеет этого (или, если он есть, почему он так часто выходит из строя)?

Обновитесь после просмотра некоторых ответов: я действительно удивлен, что в блоки питания не встроена какая-либо логика управления питанием, подобная материнским платам для управления распределением питания через USB. Это то, что я получил из ответов до сих пор. Если вы знаете что-то, что говорит иначе, пожалуйста, поделитесь в качестве ответа.

С точки зрения электроники, когда ток, потребляемый от источника питания, превышает емкость источника питания, выходное напряжение внезапно падает. Электроника, для работы которой требуется определенное напряжение, просто выключится. Это фактически энергетическое отключение.

В лучшем случае источник питания обнаруживает это состояние перегрузки и удерживает себя в течение некоторого периода времени или тестирует, чтобы убедиться, что нагрузка все еще остается безопасным образом, удерживая выходную мощность отключенной до тех пор, пока нагрузка не исчезнет.

В худшем случае источник питания входит в циклы постоянного включения и отключения и потенциально убивает себя или одно или несколько подключенных устройств.

Не предусмотрено, чтобы устройства «запрашивали» больше энергии от источника питания, за исключением интеллектуальных устройств, таких как USB, где доступность питания была проблемой с самого начала. Системный блок питания не имеет абсолютно никакой интеллектуальной электроники.

Блок питания обнаруживает состояние перегрузки и отключается. Там нет положения для обсуждения требований к мощности.

К счастью, ничего плохого не произошло, но я хотел бы знать, является ли мгновенное отключение ожидаемой и запланированной реакцией аппаратных компонентов, или просто материнская плата (или блок питания) выходит из строя и неожиданно отключает все.

Это оба. Это психоз, который является ожидаемой и запланированной реакцией аппаратных частей. Находясь в режиме «безопасного отключения», вам необходимо либо отключить блок питания на несколько секунд, либо сбросить аварийный выключатель, который обычно находится на задней панели ¹ . Очень дешевые блоки питания могут не сработать, а просто оставить оборудование неисправным из-за недостаточного тока.

Хуже того, они могут войти в цикл «ускорение, отключение, выключение, включение, ускорение, отключение…», который иногда даже саморазвивается и переходит к правильной загрузке. Здесь происходит то, что блок питания не отключается, а оборудование подвергается незапланированному износу. В таком случае я бы посоветовал полностью заменить блок питания. Не имеет смысла пробираться через обручи, чтобы приспособиться к тому, что изначально плохо работает. И пока вы заменяете блок питания, получите более мощный, который решает начальную проблему.

Жесткие диски

Однако жесткие диски являются особым случаем, поскольку, как известно, к ним предъявляются гораздо более высокие требования к ускорению. Таким образом, некоторые жесткие диски (и материнские платы) имеют возможность справиться с этим, задерживая ускорение , используя перемычки, которые задерживают ускорение на фиксированное время, или поддерживая PUIS (также здесь ) или ступенчатое ускорение посредством сигнализации объединительной платы. , Решения без перемычек требуют подходящей материнской платы, способной посылать соответствующий сигнал на жесткий диск (контакт 11 интерфейса SATA, реализованный WD и другими). Программное обеспечение либо предоставляется пользователю, либо иногда внедряется в BIOS.

Обновления

Чтобы прояснить мой вопрос: что меня интересует, так это то, почему общим результатом является отключение системы вместо безопасного отказа в питании устройства, которое может привести к перегрузке системы? Управление питанием через USB защищает от такого сценария [...] Я действительно удивлен, что в блоки питания не встроена логика управления питанием, аналогичная материнским платам для управления распределением питания через USB.

USB - это стандарт связи между устройствами, которые более «интеллектуальны», чем то, что требуется от вашего обычного жесткого диска (при условии, что вычислительной мощности на жестком диске не стоит иронизировать - некоторые из них могут работать под управлением Linux ).

Но проблем здесь много:

• БП не может быть уверен в том, кто истощает ток. Одна линия питания может подключаться к четырем разъемам Molex, а линии 12 В / 5 В не предназначены для передачи информации. Это может быть сделано, но вам нужно будет существенно реинжинировать и блок питания, и все оборудование, которое может нуждаться в такой функции.
• отказ в подаче питания одному устройству может нарушить цель загрузки всей системы. Или привести к потенциально катастрофическим результатам. Подумайте, что произойдет, если RAID-модуль загрузил один (или два!) Диск из-за того, что он был «запрещен».
• если экстремальные требования тока возникли из-за аппаратного сбоя, вся система вышла из строя, и поэтому, на мой взгляд, самая безопасная линия поведения - нынешняя политика отключения всего. Имейте в виду, что большие, слишком важные для сбоя системы будут создаваться по-разному и с огромными избыточностями, поэтому в этих сценариях ограниченное отключение также является лучшим ответом, и это может даже не произойти, потому что отказавший модуль не требует больше тока, но просто не запускается (защита от замыкания и обрыв непосредственно на всех деталях с питанием. В старых высокопроизводительных системах IBM AS / 400 вы могли закорачивать диск, и система продолжала бы работать, пока один отсек для диска работал в пламя и дым- Я видел, как это случилось. Блок был логически и электрически отключен от объединительной платы, но это, конечно, не помешало ему гореть; но с достаточным количеством денег даже это можно предотвратить ).
• с другой стороны, это экономически нецелесообразно - такой умный блок питания будет стоить гораздо дороже, чем более тупой, прочный , более мощный блок питания, который будет проще построить и, вероятно, будет работать дольше, и будет решать ту же проблему одинаково хорошо (на самом деле, имея более современный в своем распоряжении и работающий дальше от полной мощности, это решило бы эту конкретную проблему лучше ).

(1) Я помню один мини-рабочий стол Hewlett Packard, у которого он был внутри , рядом с кабельными стрипами. Он также имел «включенный» зеленый свет внутри. Я полагаю, что это специально построенные блоки питания для какой-то конкретной схемы, которые затем используются в других местах. Отключение от сетевой розетки должно быть достаточным для сброса блока питания, но если это не так, прежде чем отдать его на мертвый, попробуйте проверить внутреннюю сторону. Ты никогда не узнаешь.

В конкретном случае чего-то электромеханического, такого как жесткий диск, потребляемая мощность от устройства, как правило, будет наибольшей во время начального ускорения, и затем она будет снижаться после того, как устройство находится в устойчивом состоянии. По этой причине на хороших картах RAID (например) будет настроена ступенчатая раскрутка для всех подключенных дисков, чтобы начальная нагрузка не ложилась на блок питания сразу.

Другой сценарий, который может произойти, - это если вы близки к пределам мощности блока питания, но фактически не перешли, блок питания может не отключиться. Вместо этого, как сказали другие ответы, напряжение упадет. Конечным результатом могут быть случайные сбои системы (например, BSOD в Windows). Отчасти это зависит от качества блока питания. Высококачественные источники питания будут справляться с тем, что их толкают ближе к своим пределам, чем их более дешевые и менее качественные аналоги.

Я испытал это более десяти лет назад.

В то время мой жесткий диск был почти заполнен, поэтому мне пришлось подключить еще один жесткий диск объемом 80 ГБ. После загрузки все выглядело нормально.

Но через несколько дней система зависла или время от времени вспыхивал. После каждой вспышки система возвращалась в нормальное состояние, но в обозревателе диск С исчезал или происходило что-то другое. Произошла ошибка, появились сообщения ... Но самое странное, что мой основной жесткий диск теперь выглядит как более 1 ТБ в файле diskmgmt.msc и других инструментах разбиения диска.

Я не мог выяснить причину, но я решил заменить блок питания, когда увидел объявление, размещенное рядом со своим магазином в известном магазине ПК, о замене старых клавиатур / мышей / блоков питания на новые. Я взял новый блок питания домой и заплакал, заметив, что 24-контактный разъем не подходит к моей 20-контактной материнской плате. Через час я заметил, что можно извлечь 4 дополнительных контакта, чтобы сделать его совместимым с 20 контактами. С тех пор больше ничего странного не происходит, и компьютер работал долго и счастливо.

Просто старого блока питания достаточно для старых вещей и нового жесткого диска в обычных случаях. Но в некоторых ситуациях энергопотребление значительно возрастает и перегружает источник, что приводит к падению напряжения и отключению питания. Произойдет неопределенное поведение, например потеря данных, отключение жесткого диска или его не распознавание ...

Это стоило мне десятков гигабайт данных и преподало мне новый урок.

Конец истории

Теперь о феномене:

Обычно источник питания обеспечивает (почти) постоянное напряжение в пределах своего рабочего диапазона мощности. Если устройство потребляет больше энергии, напряжение будет немного падать, и оно будет пытаться увеличить мощность, чтобы сбалансировать нагрузку и увеличить напряжение до нормального значения.

Однако, как только мощность увеличивается по сравнению с его способностью, ситуация не может быть восстановлена, напряжение будет падать вечно и никогда не вернется. Если падение напряжения находится в допустимом диапазоне устройств (например, от 12 В до 11,5 В), оно все равно будет работать. Если он упадет слишком низко, очевидно, что вся система выйдет из строя, потому что чипы больше не работают с этим напряжением.

Может быть, умный источник питания может просто отключить устройство, которое вызывает ситуацию перегрузки, но это очень сложно и требует отдельных выходов для разных устройств и постоянного измерения их энергопотребления. Как насчет того, чтобы несколько устройств одновременно увеличивали мощность? Какой из них вы решите закрыть? Если это процессор или оперативная память, вы их отключите?

Нет никакого способа предотвратить это, кроме как не включать это устройство или требовать, чтобы устройство управляло его собственным питанием. Это можно увидеть в стандарте USB. USB-устройства всегда запускаются с минимальной потребляемой мощностью (1 единица нагрузки). После подключения он проведет переговоры с хостом, чтобы дать ему больше мощности. Если запрос будет одобрен, он будет питать другие необходимые детали (например, жесткий диск в корпусе). Вы также можете видеть, что в старых корпусах USB с жестким диском, для которых требуется 2 порта USB, если вы подключите только основной кабель, он откажется запускаться, потому что он видит, что недостаточно энергии.

Когда ваша система начинает потреблять больше тока, на который рассчитан блок питания, в порядке вероятности произойдет одно или несколько из следующих действий:

1. Микропрограмма системы обнаружит сбой питания и остановит процессор и / или попытается отключить питание. Состояние сбоя питания может быть обнаружено многими способами. Ни один из этих способов не предполагает цифровой связи с источником питания. Некоторые материнские платы имеют сложные микросхемы мониторинга, другие имеют базовые схемы для этого.

2. Почти все (даже более дешевые) блоки питания имеют схему защиты от перегрузки по току. Как только предел тока будет превышен в течение определенного периода времени (обычно менее миллисекунды), блок питания просто полностью отключится. Это потребует отсоединения от сети (тянущий штепсель или выключатель) и повторного подключения, прежде чем он снова заработает.

3. Потребляемый ток будет перегружен независимо от того, с какой линии электропередачи он питается, и напряжение начнет падать, чтобы увеличить подаваемый ток. Регуляторы мощности материнской платы больше не будут подавать правильное напряжение на процессор и / или другие компоненты. Материнская плата, процессор или память не смогут функционировать, и система полностью остановится или отключится.

4. Блок питания будет потреблять слишком много тока, в результате чего компоненты будут нагреваться и перегорать. Это может произойти только в случае отсутствия или отказа вышеперечисленных вещей вместе с другими средствами защиты, которые существуют для предотвращения такой ситуации.

Если вы хотите узнать об электрических деталях различных вещей, которые вы слушаете, вы должны спросить EE .

В случае с ПК есть еще один фактор: блок питания посылает сигнал «сила-это-хорошо». Во время запуска у него есть определенный период времени, чтобы установить это (как, конечно, в самый момент запуска, мощность не будет хорошей).

Это действует как выключатель мертвого положения для компьютера, если сигнал падает, машина немедленно выключается (как, например, если бы вы держали выключатель питания), поскольку это считается менее разрушительным, чем потенциально ненадежная работа электроники, вызывающая неуправляемые операции записи.

Давным-давно компьютеры не имели такой защиты, поэтому старый совет заключался в том, чтобы вынимать дискеты из машины перед ее выключением.

Это зависит от SMPS, его качества и того стандарта EE, которому он соответствует. У меня был подобный опыт несколько лет назад, когда мой SMPS взорвался, я учился в колледже, и у меня было меньше денег, поэтому я купил китайский SMPS. Раньше это работало, но как только температура ЦП повышалась, а вентиляторы ЦП включались, система начала зависать, а иногда я получал «Синий экран». Сначала я не мог понять, что это происходит из-за SMPS, но после того, как я временно поменял SMPS со своим другом, моя система работала нормально, но новый SMPS сгорел в моей системе друзей. Местный поставщик дал мне 1 месяц гарантии, но не хотел его соблюдать, но в конце концов он дал мне использованный SMPS, я взял его, но система использовалась для бесконечной перезагрузки, на этот раз проблема заключалась в том, что smps не смог обеспечить достаточно власть даже запустить систему. Позже я купил перекрестный SMPS, и после этого все прошло хорошо. Но когда моя материнская плата взорвалась, я снова использовал smps в моем проекте колледжа для изготовления холодильника с использованием устройства Пельтье, и там я заметил, что перекрестный SMPS использовался для отключения, если я закорачивал выход или использовал его, чтобы наложить на него большую нагрузку, но это никогда не взрывался, в то время как китайские никогда не выключались, а горели под нагрузкой.

Чтобы ответить на ваш вопрос «Обновление», нет протокола согласования мощности, потому что для него нет варианта использования. Представьте себе интеллектуальные компьютерные компоненты, которые могут договориться о мощности. Что бы вы ожидали от них, если им не хватает энергии? Привал?

Проблема заключается в том, что крупнейшие потребители электроэнергии в типичной системе необходимы для ее функционирования. Если у вас есть процессор, жесткий диск, DRAM или видеочип, который останавливается, конечный пользователь получает тот же результат, что и отключение: система вообще не работает.

С другой стороны, такая интеллектуальная система управления питанием создаст кучу собственных проблем. Несовместимые версии протокола, устройства и блоки питания, предоставляющие неточные значения мощности и подобные проблемы, могут привести к тому, что системы, отказывающиеся от загрузки, в противном случае могли бы работать нормально .

На самом деле, поскольку вы упомянули управление питанием через USB, вот забавный факт: практически ни одно устройство не реализует спецификацию управления питанием через USB. Известно, что несколько таких устройств (Sony PSP приходит в голову) надежно работают только с оригинальными зарядными устройствами и оставляют у конечных пользователей гораздо худшее впечатление по сравнению с аналогичными устройствами, которые игнорируют эту часть спецификации USB.

Эксплуатация блока питания с повышенной пропускной способностью на короткий и длительный период может иметь все виды последствий. Это в основном зависит от участвующих компонентов. Электропитание может быть отключено (предохранитель, отключена температура), детали могут расплавиться (или стареют быстрее), или питание станет шумным, падение напряжения (или повышение). Эффект, который это оказывает на систему, варьируется от выключений до (более неприятных) битовых ошибок и неудачных вычислений (и в результате этого искаженные данные или синие экраны).

электричество 101: аппаратное обеспечение будет извлекать необходимую энергию из источника питания (независимо от того, откуда оно поступает), если источник питания не способен обеспечить спрос 3 может произойти: а) оно сгорит. b) он будет продолжать подавать питание под огромной нагрузкой до тех пор, пока не произойдет A или C; c) источник питания отключит выход из-за внутренней защиты от перегрузки на месте.

A и B очень вероятны в потребительских приложениях, а C маловероятны в этих приложениях. С, вероятно, в оборудовании коммерческого класса (1000 Вт + источники питания), но А и В все же случаются очень часто в целом.

Вы можете изобразить блок питания как кран. есть определенное количество давления и доступного объема. пропорционально кран соединен с дамбой с регулятором давления. Размер трубы - это напряжение, оно постоянно на выходе, усилители - это то, что может быть хлопотно, если не хватает усилителей, то есть, когда что-то выходит из строя. Конечно, если на кране не будет достаточного давления, вы получите «коричневые обрывы» оборудования, но, как я сказал за «плотиной». Это вряд ли произойдет с жесткими дисками, но все же возможно, так как большая часть энергии потребляется видеокартой и процессором (обычно), но если у вас большой дисковый массив, это может стать проблемой.