Dávate dohromady nový presklený herný stroj plný svetiel. Kúpite si výkonnú grafickú kartu za nehoráznu sumu, s nádherne prepracovaným chladičom, nad ktorým oko zaplesá. No a následne kartu otočíte smerom do podlahy, takže nie je vôbec vidieť.
Prečo je vlastne opačne? Keď ste s touto otázkou konfrontovaný v súčasnosti, pričom na ňu nepoznáte odpoveď, odôvodnite to obvykle tak, že je to nutnosť z hľadiska lepšieho chladenia.
Napríklad začnete tvrdiť, že v hornej časti skrinky je teplejší vzduch z procesoru, zatiaľ čo dole chladnejší, takže je lepšie, že ho grafická karta berie zospodu, inak by sa prehrievala.
Tento argument pravdaže vyletí oknom v momente, ak ste niekedy videli viacnásobné zapojenie výkonných grafických kariet nad sebou, respektíve v sérii, pričom boli navrstvené ako sendvič.
Ak si odmyslíme metódy vodného chladenia, tak ventilátory chladičov súčasných grafických kariet fungujú buď ako „ofukovače“ alebo „vyfukovače“.
V rámci vyfukovacieho konceptu funguje ventilátor ako dúchadlo, ktoré nasáva v priestore svojho kruhového otvoru vzduch, pričom ho ženie uzavretým trupom chladiča von zo skrinky. Prechádza pritom uzavreto cez jednotlivé rebrovanie radiátorovej konštrukcie, často doplnené o tepelné trubice, ktoré transportujú teplo z povrchu samotného čipu GPU.
Obvykle efektívnejšie, tichšie a drahšie riešenie je ofukovacie, kedy je rebrovanie „ovievané“ niekoľkými väčšími ventilátormi naraz, pričom teplý vzduch po prechode rebrovaním opúšťa kartu po jej stranách a v základe smeruje dohora, kde ho vytlačí von ventilátor samotnej skrinky, občas za asistencie chladiča CPU či napájacieho zdroja.
Fakt, že grafická karta je dolu hlavou je celkom zrejmý. V súčasnosti si to uvedomujú hlavne stavitelia „výstavných“ desktopov, ktorí cez sklenenú bočnicu dávajú útroby počítača na obdiv a nasvecujú všetky ladné kontúry hardvéru diódami.
Tomu sa prispôsobili aj výrobcovia základných dosiek, RAM, napájacích zdrojov a takisto grafických kariet, pričom hlavne pri tom prvom menovanom je dizajnový charakter krytovania v podobe pasívnych chladičov často nadradený pred samotným chladiacim účinkom.
No a potom tu je grafická karta. Kúpite si drahý model, škatuľu otvoríte ako poklad a karta na vás vybehne ako nejaký šperk. Občas menší, no a občas, ako na príkladoch nižšie, ako poriadny. To, že sa výrobca venuje aj boku karty a umiestni tam logo s diódou, nezachráni nahatý chrbát, na ktorý sa budete pozerať.
/Foto: Hilbert Hagedoorn, guru3d / Parm Mann, Hexus/
A to ešte dnes môžete byť radi, že moderné karty majú chladič po celom obvode a viac menej vyzerajú aspoň ako kváder, otočený nesprávnou stranou.
Ak si počítač neskladáte prvý krát, a máte ich už pár za sebou, dobre viete, že chladiče v minulosti zaberali len časť karty, priamo nad čipom GPU. A ak pôjdete v čase ešte ďalej, budete si vybavovať to, že chladiče boli menšie a menšie, aby napokon celkom zmizli a pri prvých grafických kartách boli čipy len tak naholo. Podobne ako ešte donedávna na moduloch RAM.
Najviac absurdne celá situácia vyzerá pri pohľade na pasívne chladené grafické karty, ktoré by otočenie a prirodzené stúpanie tepla dohora potrebovali ako soľ. Namiesto toho je na nich horúci vzduch zaseknutý ako pod strechou.
Čím viac konštrukcií kariet uvidíte, čím viac sa pozriete na celú ich históriu vývoja, tým viac bude celý fakt očividnejší.
AKO SKONČILA KARTA HORE NOHAMI?
Dôvodom je ISA.
Presnejšie povedané, pôvodné konektory prídavných kariet štandardnej 16-bitovej zbernice, ktorou boli vybavené prvé počítače konceptu IBM PC na začiatku 80. rokov minulého storočia.
Keď obrovsky a rýchlo rastúci PC trh prechádzal v 90. rokoch z ISA zberníc na modernejšie PCI, základné dosky podporovali niekoľko rokov obe zbernice zároveň. A aby bolo možné osadiť plný počet slotov, tá novšia zbernica sa preto zámerne zrkadlovo otočila.
V tej dobe bola základná doska viac „základnejšia“ ako dnes, pričom všetky jej potrebné časti ste osadzovali formou prídavných kariet. Počítač mal nielen grafickú kartu, ale aj zvukovú kartu, sieťovú kartu, kartu modemu a takisto napríklad aj kartu s radičom pre tlačiareň či kartu s radičom pre pevné disky.
Zástup možností pre úplne prvé IBM PC 5150 a 5160 môžete vidieť napríklad tu (integrované obvody od tej doby ušli naozaj kus cesty).
Karty ISA zbernice (Industry Standard Architecture) boli otočené z dnešného pohľadu dohora a ak by ste ich osadili dnes, pozerali by ste sa na ich masívne zástupy čipov priamo.
Klasická základný doska mávala často 4 až 8 slotov ISA a v momente kedy prišla na trh nová 32 bitová PCI zbernica, bolo ju nutné niekam dať. V tej dobe sa muselo počítať s tým, že zákazník mohol mať zástup drahých ISA kariet, ktoré chcel použiť v súvislosti s tlačiarňami, monitormi a internetom aj vo svojom novom počítači.
Vždy tak hrozilo, že konfigurácia tej či onej dosky by mala príliš málo starých slotov, alebo príliš málo nových.
Intel, ktorý pôvodne PCI zbernicu navrhol, tak prišiel s výrobcami základných dosiek na vynaliezavé riešenie. Sloty PCI zbernice otočili a osadili na dosku spoločne s ISA slotmi na rovnaké pozície. Zatiaľ čo ISA karty boli klasicky komponentmi hore, nové PCI karty boli otočené komponentmi dole.
To umožnilo, aby zdieľali rovnakú pozíciu v rámci skrinky. Pretože zatiaľ čo ISA karta s namontovaným zadným plátom vyzerala z boku ako _______I, karta PCI mala tvar ———-I .
Vo výsledku tak na doske mohol zostať plný počet ISA slotov a pod nimi plný počet PCI slotov, pričom veľkosť skrinky aj základnej dosky zostala rovnaká. Každý dvojica totiž zdieľala spoločnú pozíciu a bolo len na vás, ktorý typ karty ste na danom mieste zasunuli.
V dobe kedy to výrobcovia pôvodne urobili nešlo o problematiku toho, že by karty smerovali hore a dole. Skrinka počítača obvykle ležala, takže karty v skutočnosti smerovali hranou dohora. To, že na ISA kartách smerovali čipy doľava a na PCI kartách doprava bolo vlastne jedno, pretože teplý vzduch nielen z dosiek, ale aj zo všetkých kariet mohol prirodzene stúpať hore a žiadna karta nefungovala ako „poklop“ čipov.
Až v momente, ako skrinka počítača prestala slúžiť ako podložka pod CRT monitor a presunula sa pod stôl alebo na bok stola, došlo k jej postaveniu a k realizácii faktu, že PCI karty sú hore nohami, respektíve čipmi smerom dolu.
PREČO SA KARTY NESKÔR NEOTOČILI SPÄŤ?
Keď na konci 90. rokov ISA sloty z dosiek celkom zmizli a zostala na nej už len PCI zbernica, nebolo ju pravdaže možné len tak otočiť. Ak by ste to urobili, všetky už roky vyrábane PCI karty by sa do nej z dôvodu pozície zadného plátu nedali osadiť.
Možno sa ale pýtate, prečo k tomu nedošlo u nasledujúcich zberníc.
Zatiaľ čo PCI sloty na doskách vydržali celé dekády, pretože pre sieťové, zvukové a iné karty ich rýchlosť 133 MB/s dostačovala, grafické karty ju na prelome storočí vyčerpali. Po roku 1997 sa tak na najvyššej kartovej pozícii dosky začal objavovať tzv. akcelerovaný grafický port, skrátene AGP, ktorý dosiahol na prenosové rýchlosti 2133 MB/s.
Prečo teda k otočeniu nedošlo pri nástupe AGP zbernice?
Alebo prečo k nemu nedošlo keď bola AGP zbernica nahradená súčasnou PCI Express zbernicou (4 GB/s v prvej a 63 GB/s v dnešnej piatej verzii). Tá najprv po roku 2005 nahradila AGP slot pre grafické karty a následne po roku 2010 začala vytláčať v kratšej verzii aj PCI sloty, aby ich behom druhej dekády tohto storočia celkom nahradila.
Odpoveďou je v oboch prípadoch zotrvačnosť a koncepcia komponentov dosiek.
Základné dosky začali byť v ére PCI robené tak, že hornú pozíciu kartových výstupov zo skrinka zaujala natrvalo grafická karta, kde sa následne musel objaviť aj jej nástupný AGP slot.
Pozrite sa znova na tento obrázok. Všimnite si, že prvý ISA slot bol ten „vyšší“. Ak by sme chceli AGP karty otočiť oproti PCI, bez potreby zmeny skrinky, musel by AGP slot zaujať práve túto vyššiu pozíciu.
Lenže problém bolo, že keď ISA karty zmizli z dosiek, tak nad najvyšším PCI slotom zostalo voľné miesto. A toto voľné miesto začali výrobcovia dosiek využívať.
V jeho blízkosti sa začali objavovať severné mostíky čipovej súpravy, kde boli integrované radiče operačnej pamäte, pričom postupom času začali dostávať pasívne chladiče. Zároveň s tým, ako začali byť grafické karty čoraz výkonnejšie, ich pasívne a aktívne chladiče boli čoraz väčšie.
Vo výsledku tak došlo k tomu, že pri posune otočeného AGP slotu smerom hore by chladiče mostíku a karty mohli kolidovať a vzájomne si zavadzať. Ba čo viac, keďže danú pozíciu začali výrobcovia dosiek využívať aj na výstupy zadného panelu, znamenalo by to stratu spodného radu. Navyše, na menších doskách by mohlo dôjsť ku kolízii s RAM slotmi.
Výrobcovia tak mali len dve možnosti.
AGP karty otočiť dohora, ale z dôvodu prípadnej kolízie chladičov slot AGP osadiť nižšie, až na „druhú pozíciu“. Vo výsledku by tak dosky a skrinky mali prvú pozíciu kariet prázdnu (PCI slot totiž už nad ňou byť nemohol, pretože jeho poloha karty je zásadne vždy „spodná“).
Alebo ich otočiť dolu, tak ako PCI, čo si nevyžadovalo absolútne žiadnu zmenu a oželenie pozície. Nebolo teda divu, že sa rozhodli pre ňu. A to isté platilo aj pri prechode na PCIe, pretože situácia bola celkom totožná.
Existoval však jeden pokus, pri ktorom grafické karty skončili na krátku dobu hlavou hore. Bol ním koncept BTX formátu počítačov a základných dosiek, ako plánovaná modernejšia alternatíva ku klasickému ATX formátu.
BTX formát navrhol Intel na prelome rokov 2004 a 2005, hlavne ako reakciu na svoje tepelne náročné procesory Pentium 4. Šlo o koncepčné prepracovanie štandardného ATX formátu, ktorého účel bolo posunúť procesor, grafickú kartu, RAM moduly a južný a severný mostík čipovej súpravy do jednej spoločnej chladiacej línie. Bolo ich tak možné chladiť jedným priamym tokom vzduchu, k čomu mal slúžiť aj nevzhľadný usmerňovací tunel ventilátoru.
BTX formát používal totožné grafické karty ako ATX formát, rovnako ako aj totožné procesory a RAM moduly. Bol odlišný len rozložením základnej dosky a pravdaže skrinky, do ktorej ju bolo potrebné namontovať zrkadlovo oproti bežným praktikám.
Toto zrkadlové otočenie malo za následok, že klasické PCI a AGP grafické karty začali byť otočené správne, teda dohora.
BTX formát počítačov začalo skúšať niekoľko firiem, predovšetkým Dell a Apple, avšak nikdy sa nepresadil a zmizol v dejinách.
Jeho termálne výhody boli totiž minimálne (obvykle menej ako 3 °C), čo na presvedčenie k zmene nestačilo. Skrinka si síce vystačila pri zachovaní rovnakého chladiaceho účinku s jedným ventilátorom namiesto troch, avšak koncepcia tunela všetko spravila nepraktickým.
OTOČIŤ NA VLASTNÚ PÄSŤ, ALEBO VÔBEC
Dnes už na otočenie slotu grafickej karty nie je priestor (bez zmeny formátu dosky). Komponenty v podobe chladičov CPU, RAM modulov a zadný panel, túto pozíciu obsadili.
Orientácia súčasných PCI Express kariet hlavou dolu, respektíve hore nohami je preto daná.
Je to historický artefakt. Dôsledok toho, že ISA karty smerovali doľava, respektíve dohora pri postavení základenej dosky.
Paradoxné je, že aj keď tejto situácii sa všetko v rámci dosky aj grafickej karty samotnej prispôsobilo, stále ide len náhodný dôsledok historickej udalosti.
Je prakticky isté, že ak by staré karty v ISA slote smerovali doprava, namiesto doľava, ich nástupca v podobe PCI by smeroval opačne a teda dohora.
Ak by to tak bolo, dnes by ste sa na všetky grafické karty pozerali zhora, tak ako sa pozeráte na komponenty dosky a jej chladiče, pričom všetko by bolo koncepčne a rozmerovo prispôsobené zas tomuto riešeniu.
Ak by sa vás niekto opýtal, že prečo je grafická karta otočná chladičmi hore a smerom k nám, možno by ste si zaťukali na čelo a spýtali by ste sa „a ako inak by mala byť otočená?“
Každopádne, moderné herné a výkonné desktopy sú dnes natoľko konfigurovateľné, že otočenie môžete vykonať aj na vlastnú päsť. Obvykle sa vykonáva otočenie „na stojáka“, pri ktorom kartu postavíte na bok a jej hlavu otočíte smerom do preskleného okna skrinky, aby ste sa na ňu mohli pozerať.
Umožňuje to použitie PCIe riseru, respektíve relatívne jednoduchého „predlžovacieho“ káblu PCIe konektoru, ktorým si slot môžete posunúť na ľubovolné miesto mimo základnej dosky, pri v praxi nulovom strate výkonu z dôvodu nárastu dĺžky (ak sa nebude rátať na metre).
Potrebujete k tomu pravdaže špeciálny návrh skrinky, ktorý vám ponúkne nejaký panel, ku ktorému budete môcť kartu prichytiť, za predpokladu že si všetko nevyrábate sami svojpomocne. Iniciatíve sa tak medze nekladú a ak sa svojej peknej grafickej karte naozaj nechcete pozerať do očí, máte možnosť to vykonať.
Ďalšie drobné čriepky z IT histórie hľadajte na našom webe ďalší štvrtok večer a takisto pod rovnomenným kľúčovým slovom.
