雷电3发威笔记本电脑外接显卡坞实测doc.docx
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雷电3发威笔记本电脑外接显卡坞实测doc
雷电3发威笔记本电脑外接显卡坞实测-
自从游戏笔记本这一细分品类诞生以来,便伴随着一定的争议――作为笔记本电脑,其便携性、电池续航能力往往欠佳,高性能处理器、显卡、散热模块带来的臃肿身材使其似乎与“笔记本”便携随行的初衷有些背道而驰。
于是,需要携带笔记本电脑随身外出使用的用户选择了超轻薄本,但当有些时候超轻薄本赢弱的游戏(图形)性能不够用时,用户只能选择再购买一台专用的高性能游戏PC(游戏本或台式机)。
对于大部分人而言,拥有多部手机、智能数码设备比较容易接受,但同时具备多台PC恐怕没那么容易接受――除了海量资料集中在一台设备上以便管理这一因素,首先PC硬件的更新频率可以不像手机、智能数码设备那样快,其次,一台好用的PC价格通常也是几千甚至上万元。
一台笔记本电脑如何解决超便携、长续航需求与高图形性能的矛盾?
超轻薄本外接独立显卡这一组合方式似乎是一个不错的出路。
外接显卡并不新鲜
多年以前,华硕、微星等厂商便尝试过推出外接显卡配件,但成熟度往往不高,以至于最后不了了之。
戴尔也为Alienware推出过外置显卡模块,但接口是专用接口,仅适用于Alineware自家极个别机型。
近年来许多玩家尝试通过给超轻薄本外接独立显示卡解决这一难题,比如利用专用排线将机身内固有的Mini-PCIe插槽与机身外自制显模块进行连接――但这种外接方式比较原始且受限于PCIe×1、PCIe×2左右的带宽与桥接芯片设计等原因,独显的图形性能发挥十分有限……2016年英特尔和苹果携手发布了最新的雷电3接口标准,使用TypeC通用接口的雷电3速度高达40Gbps(5GB/S);英特尔官方宣布雷电3接口支持外接显卡,未来任意一台配备了雷电3接口的笔记本都有望通过这个接口“运行完整规格的独立显卡”。
目前来看,最新的通用高速接口雷电3(Thunderbolt3)可以说是目前实现独立显卡外接的不二之选。
“一统天下”的Type-C与雷电3
雷电和USB一直是数据接口领域的“死对买”,双方曾为了谁是通用接口的未来标准争得你死我活。
2015年,英特尔高级副总裁KlrkSkaugen宣布,新一代接口标准雷电3将与USBType-C统一端口(放弃原有的雷电接口形式而改用USBType-C),兼容USB3.1标准。
这意味着接口标准之争告一段落,雷电实际上接纳了USB提出的端口定义协议;尽管它传输方面的协议细节很可能有所不同,雷电3设备很可能依然需要安装一颗昂贵的专用授权芯片(来实现和USB的完全蒹容)――这也是目前各种雷电3设备售价偏高的一个重要原因。
新一代通用接口的“通用”特性在雷电3上表现得淋漓尽致,视频信号、普通数据、网络数据乃至电力都可以通过一根小小的数据线进行传播。
技术上,雷电3占用4条PCIe3.0通道来传输信号,其数据传输率达到40Gbps,是雷电2的两倍。
英特尔称,在视频传输方面雷电3支持双4K(4096×2160)60Hz显示器输出,也支持输出5K显示信号(5K显示器的像素数比4K多70%);雷电3支持最高100W电力输出,对于大部分轻薄笔记本电脑而言完全足够了;同时,由于兼容USB3.1,雷电3扩展坞除了视频输出、网络输出之外还可以包含USBHUB功能。
而关于本次测试我们最关心的图形性能方面,我们还有一个疑虑,那就是雷电3接口是否会影响显卡性能的发挥?
众所周知,图形性能受平台的中央处理器性能及PCIe通道速率影响,处理器性能太弱的话会“带不动”高性能显卡,而PCIe通道数量不足、速度不够快等原因同样也会限制显卡发挥。
雷电3最大40Gbps即5GB/s的理论速率比PCIe2.0x8的4GB/s要好一些。
从以往MC及其它媒体的评测来看,PCIe2.0x8和PCIe3.0x16对于单显卡而言影响不算特别大(不高于5%)。
相对于接口端的性能损耗,处理器性能对于超轻薄本外接显卡的影响或许更大,近年来大部分游戏本、传统笔记本厂商在其便携款型号上大量采用了如酷睿i7-6500U、i5-6200U等低功耗版处理器,对整机图形性能的影响和瓶颈效应可能比接口方面带来的影响更明显。
再结合驱动、配套软件、游戏支持度、内存性能差异等因素的影响,综合来看超轻薄本通过雷电3外接显卡所产生的性能损耗(相对于基本没有瓶颈效应的DIY台式机)可能会超过20%左右。
当然,随后的测试中我们会将测试结果与搭载同一块显卡的台式机进行比较,同时还会观察并比较配备标准电压处理器的与低电压处理器对外接显卡后图形性能性能的影响。
热门雷电3显卡扩展坞一览
2016年底,ROGXGStation2和AKiTiONode陆续在国内正式发售,正好MC评测室有部分笔记本电脑搭载了雷电3接口,于是我们找来TAKiTiONode这款同期市售价格最低的扩展坞进行了本次测试――其机身加一块性能不错的GTX1060显卡的总价可控制在4000元左右,比其它型号单机身售价便接近5000元的售价显得更“接地气”。
测试平台及测试方法
除了采用新3DMark等软件考察整机理论性能、用《守望先锋》等游戏考察整机游戏应用性能,根据雷电3显卡扩展坞产品特性,本次测试的考察重点主要有如下几个方面――
1、安装难度如何?
2、支持笔记本内屏显示还是只能通过外接显示器使用?
3、能否热插拔?
4、具体性能损失?
5、使用过程中能否给设备供电?
就安装难度而言,各款雷电3显卡扩展坞都大同小异,而且并不难,毕竟都是基于基本相同的方案。
以AKiTiONode为例,按照卖家提供的使用方法,我们首先将扩展坞的固件进行了升级,随后将独立显卡安装进扩展坞上的PCIe插槽并接上显卡独立供电线,然后通过附带的雷电3传输线连接笔记本与扩展坞。
打开扩展坞的电源后,事先装好ThunderboltSoftware(英特尔雷电应用程序及驱动)的笔记本系统便会弹出提示表示检测到新插入设备,选择“总是连接”后我们便在系统的设备管理器中发现了新的显卡设备。
与在台式机上安装显卡一样,此时只需安装相应驱动的AMD或NVIDIA桌面版驱动,重启后便可正常启用外置显卡。
参测的雷蛇灵刀潜行版和戴尔XPS15经过以上操作都能识别出AKiTiONode里安装的GTX1060显卡,而且由于内部原理与PCIe插槽直连一样,在Windows10中无论是笔记本自带屏幕还是通过独立显卡背部插槽连接的显示器都能正常显示画面。
随后我们尝试了热插拔,闲置状态下将雷电3连接线拔出后屏幕依然能正常显示,整体感受与平常的移除闪存盘并无太大差别,这表明日常“出门秒带主机、回家秒加独显”的愿景是可以轻松实现的。
美中不足的是,按照如上方法及公开的教程在UEFI、BootCamp两种方法安装了Windows10的苹果MacBookPro2016(15英寸)上可以正常识别外接显卡,但无法正常启用;考虑有玩家表示自己在13英寸版的MacBookPro2016上可以通过AKiTiONode使用外接独立显卡,我们认为或许是遇到了固件、兼容性问题,几经尝试后我们选择了放弃。
至于雷电3接口能否为笔记本电脑充电的问题我们也进行了观察。
实际体验中稍显遗憾的是现阶段的AKiTiONode无法为参测笔记本电脑充电,但雷蛇的战核、ROGXGStation2据官方宣称是可以对自家旗下适配机型充电的。
可见雷电3扩展坞的电力输出功能应该是需要接收端的适配,AKiTiONode这样的通用型扩展坞暂时屏蔽了电力输出功能。
对于戴尔XPS15这种独立电源供电的机型影响不大,但对于雷蛇灵刀潜行版这种只能通过TypeC接口充电的机型而言,在实际使用的过程中性能、续航时间会有一定影响,毕竟整机只能工作在电池模式下。
测试小结
从3DMakFireSrtike等各项基准得分来看,外接独立显卡的“性能损失”(由于相对于台式PC而言本次参测笔记本电脑在处理器、内存、芯片组方面存在较大差异,因此性能差异仅供参考)果真如前文所预估的一样,最多超过了20%。
比如在TimeSpy中,采用低压处理器的雷蛇灵刀潜行版与采用同一款显卡的DIY台式机得分相差近30%,与采用标压处理器、GTX1060移动版显卡的游戏本相比则仍有约12%的差距;而同样采用标压处理器的XPS15在TimeSpy项目中的得分则与这台游戏本相差无几――不可否认的是,两台外接显卡测试平台的图形性能相比原先仍出现了质的飞跃。
在对显卡、处理器要求都不低的SteamVRPerformanceTest中,台式机平台获得了最高的7.8分(6分以上为VRReady合格分数),而采用标压处理器的XPS15外接显卡后紧随其后得到了7.1分(机身自带GTX960M得分仅为1分左右),而采用低压版处理器的雷蛇灵刀潜行版6.8分的成绩也强于内置移动版GTX1060显卡的游戏本(6.4分)。
看起来想要通过雷电3外接显卡畅玩VR游戏,哪怕你的主机采用低电压处理器也是可行的,但若能搭配像酷睿i7-6700HQ或i7-7700HQ这样的标压处理器则会更好。
测试小结
在基准测试中我们说到,两台外接显卡测试平台的图形性能相比原先仍出现了质的飞跃,这一点在实际游戏和模拟专业应用场景的LuxMark渲染测试中也得以体现。
本来像采用低电压处理器、集成显卡的雷蛇灵刃潜行版这样的机型在不外接独立显卡的时候一般是无法流畅运行《守望先锋》的,而在外接独立显卡后该平台已经可以在1080p分辨率、100%渲染最高画质下以82fps畅玩《守望先锋》――虽然相对于台式机平台121fps、游虮酒教105fps的成绩而言差距最高达到了近50%,但目前来看提升仍十分可观,这一水平应对常见的视频剪辑等创意工作压力也不大;或许后续通过驱动、固件等方面的优化有望缩小这一份差距。
而对于XPS15这台搭载了标压处理器、上一代入门级游戏显卡的轻薄本而言,外接GTX1060独立显卡后游戏图形性能提升也不小,相比起搭载GTX1060移动版显卡的游戏本也不遑多让。
目前来看,如果想获得更加令人满意的性能,不妨将显卡坞内的显卡提升至GTX1070等更高级别,整套平台―万五左右的价格对于预算充足的玩家而言也并非遥不可及。
在本次测试全部完成后我们惊喜地发现,通过雷电3外接的显卡在单纯的图形性能方面相对于常规高性能游戏本上搭载的同一型号移动版显卡而言有明显的优势,在3DMark(图形得分)或实际游戏中均得到了验证;外接非公版显卡的优势在此展露无遗,若是通过超频或者更换更高等级显卡,相信图形性能会有进一步增长。
总结
什么场景下需要使用雷电3外接显卡坞?
每个用户使用电脑的习惯各不一样,如果你不希望自己的资料分布在多台电脑上、希望所有的工作进度都在一台电脑上同时兼顾轻薄办公与游戏性能,那不妨给你的超轻薄本加一个雷电3显卡扩展坞。
“拔卡外出工作、插卡屋里游戏”的使用方式或多或少还原了“笔记本”这一概念的本色。
虽然低压处理器性能和外接显卡坞兼容性问题依然存在,但相信随着新一代低压、标压处理器的性能提升以及相关厂商的携手优化,雷电3外接显卡坞对于玩家们的吸引力是不可忽视的。
这种“真笔记本”玩家的新玩具,你是否准备尝鲜一番?
雷电对电子信息系统的侵袭及其防护,今日科苑,
《今日科苑》
雷电对电子信息系统的侵袭及其防护
文◎陈杏容陈思敏(广东省防雷中心;广州市防雷设施检测所广东广州)
摘要:
本文主要介绍了两部分内容,即[1]雷电侵入电子信息系统的途经;[2]电子信息系统的雷电防护。
关键词:
雷电侵袭;直击雷击;感应雷击;雷电防护
在电子信息系统中,由于系统内的电子设备的数量和规模不断扩大,特别是电子计算机的大量采用。
而电子计算机、微处理器及其它电子仪器设备普遍存在绝缘强度,过电压耐受能力差的弱点。
当其受到电磁脉冲,特别是闪电电磁脉冲的袭击,使得这些灵敏度高的电子系统设备出现永久性损坏,给日常的经济工作和生活带来巨大的损失。
干扰,是指在闪电发生时,计算机周围的电场强度比较高。
由于电子元件的敏感较高且处于较高电场强度下,在没有任何防范的措施下容易受到电场的干扰。
电子元件不同程度的衰减,是由于电子设备在雷击的情况下,由于雷击的峰值电流不是很大,电子元件只是受到很小程度的损害,且并不能对运行造成影响。
但长此下去,会使电子元件的寿命大大降低,这是用户最容易忽略的。
用户设备的永久性损害是在雷击的作用下,电子元件由于高温(过电压耐受能力差)直接损毁。
这是电子设备受雷击较为严重的情况。
为此,在电子信息系统中,特别是对计算机和精密的电子设备,如何对雷电采取有效的防护措施,保障其安全,已受到普遍的关注。
一、雷电侵袭电子信息系统的途径
雷电现象是指雷雨云之间或雷雨云对地猛烈的放电过程。
在该过程中,不仅会产生强大的雷电流(可达数十至数千安),并且会伴随强烈的闪光和巨大的声响。
雷击主要分为直击雷击和感应雷击。
(一)直击雷击是指雷雨云之间或雷雨云与地面建筑物之间某一点的放电。
其主要危害有:
1、强大的雷电电流通过被击物体时产生热效应,这种热效应所产生巨大的热量会使被击物体温度突升,甚至引起火灾。
2、达数十甚至数百千安雷电电流通过,会使空气急剧膨胀,并以超级速度向四周扩散,其外围附近的冷空气被强烈压缩,形成“冲击波”。
它会破坏其附近的建筑物、树木,伤害人员等。
3、雷电流通过导体产生的雷电电磁场,出现电动力效应,会使处在其中的导体受力变形甚至折断。
(二)感应雷击是指雷电通过静电感应
或电磁感应对被击物体的损坏。
雷电流有50%是直接进入大地的,还有50%是进入各电气通道(如电源线、信号线和金属管道等)。
当雷闪放电发生或雷击输电线路时,雷电流会产生强大的电磁场,它通过直接或电容耦合方式在输电线路上形成暂态过电压,并以流动波形式沿线路传播,一般在以雷击中心1.5~2km范围内都可能产生危险过电压,损坏电路上的设备。
据统计,在整个瞬变脉冲事故中雷击过电压约占20%左右。
感应雷击其主要危害有:
1、在雷雨云出现后,雷雨云下的建筑物由于静电感应作用而带上大量相反电荷。
雷击过后,雷雨云所带的电荷很快入地与地电中和,而地面上某些地方的感应电荷,由于与大地间电阻较大,不能在同样短的时间内相互消失,形成了局部地区高的感应电压。
该电压可达数十千伏甚至数百千伏,这样高的电压可使接地不良的电气系统遭受破坏。
根据《建筑物防雷设计规范GB50057-94》中的计算公式,防雷装置地上高度hx处的电位:
U=UR+Ul=IRl+L0*hx.di/dt=100*1+30*1.5*15=775(kV)式中:
UR雷电流流过防雷装置时接地装置上的电阻电压降(kV);Ul雷电流流过防雷装置时引下线的电感电压降(kV);I雷电流幅值;二类防雷建筑取100kAR1冲击接地电阻;对于采用共用接地极的建筑一般取1(Ω)L0引下线的单位长度电感;取1.5μH/mdi/dt雷电流徒度(kA/μs)
2、雷电产生电磁感应的破坏。
由于雷电有极大的峰值和徒度,在其周围形成强大的变化的电磁场,处在变化电磁场中的导体会感应出较大的电压,该电压由导线可传至较远电气设备。
根据美国A/D报告研究表明,当电磁感应强度B为0.03GS时,计算机产生误动作,当B为2.4GS时,计算机芯片会产生永久性损坏。
可以算出:
电子设备误动作概率为:
P=93.6%,电子设备产生永久性损坏为:
P=60%。
3、雷电产生地电位反击的破坏。
电子信息系统内计算机及微电子设备均要求有相同的地。
如果在建筑不同接地系统被泄入雷电流时,会引起电位不均,高电位的地会反击低电位的电,导致电气设备损坏。
4、雷电对架空线路的影响。
雷电雷击到架空线路导致的电流耦合会产生瞬态的高电压,为了避免瞬态的高电压沿着线路侵袭到含有电子信息系统的建筑物中,架空线路在入户处应套管屏蔽。
备注:
由于建筑物的高压供电电缆、低压供电电缆、通信电缆、都是从外部引入,无论是架空还是埋地都面临着遭直接雷击和感应雷击的危险。
为了避免这些可能出现的危险,在设计的过程中,应尽量考虑到电子信息系统所在的雷电区域。
例如:
当土壤电阻率为500Ωm时,那么就要考虑电子信息系统的区域就是建筑物的面积+方圆500m之内的供电通信设施。
二、如何对电子信息系统进行雷电防护电子信息系统应采用外部防雷和内部防雷等措施进行防护,主要有:
加强建筑物防雷系统;接地和屏蔽接地;合理选择设备摆放位置;合理选择电缆走线和电缆屏蔽;采用光传输介质的电缆。
(一)减少感应电压
因为雷电流具有优先流经最外层接地导体入地的特性,因此,采取在建筑物的外层增加接地导体的做法,可以加强该建筑物的防雷性能。
建筑物的外层接地导体越多,其内部的电磁场越小,瞬态过电压侵入干扰电子设备的可能性也越小。
也就是说,对于内部装有重要的电子设备的建筑物,可以采取在其外部增设接地导体的做法来增加防护。
(二)减小感应电压
许多系统都会有安装于室外或建筑物顶部的一些设备,最常见的室外设备如:
天线;测试传感器;空调器的部分设备;太阳能热水器的外部设备;闭路电视的外部设备;电信基站等。
此类露天设备,不仅会受到感应雷引起的瞬态过电压的威胁,还会受到直击雷的侵袭,应尽可能地防护直击雷的侵袭。
比如,确保室外所有露天设备得到保护,而且与防雷系统有有效的屏蔽连接。
为确保所有的露天设备得到保护,在建筑物防雷系统方案中可能需要在建筑物顶部加装避雷针(网栅)等防护措施。
空调系统的露天部分,其金属外壳最好与建筑物顶部的避雷网络相连,暴露的电线应与金属管道做屏蔽连接,或选择结构能提供适当的屏蔽保护的路径走线。
对于金属塔,其内部应使用L型槽钢,附着于金属塔上的电缆应在塔的内部(而不是外面)走线,以防止直击雷的侵入。
(三)接地与连接
由于接地的不良,等电位的不平衡,电子设备因地电位不一致,会产生阻抗耦合瞬态干扰等现象。
1、所有的引入部件(水管和气管、电力和数据电缆)都应该连接至一个单独的地电位参考点上。
这个等电位带可以是电源地、金属板、内部的环行导体或外墙内部的局部导体环。
无论它是什么类型,这个等电位屏蔽连接带还应与接地系统的接地极相连。
2、所有的金属管和电力、数据电缆最好在一处引入和引出,并且将它们或它们的金属外层连在一个点上后再与总的地线端子连接。
这样可以减少建筑物内的雷电流,最好是能将建筑物之间的地线进行大量的并行互连,可以大大地减小连接建筑物之间的雷电流。
这种方案可通过网格式地线系统来实现.建筑物之间的电力和数据电缆还应采用金属管、金属线槽、沟等类似的设施进行防护。
而且这些金属管、槽还应与网格地线系统进行屏蔽连接,两端部应与电缆的公共引入出点的总等电位排再次连接。
(四)设备摆放位置的选择
电子设备的摆放位置不能靠近大电流和受到感应瞬态过电压威胁的地方。
具体来说:
设备不能摆放在建筑物的底层,该处太靠近楼顶的避雷针和建筑防雷系统的导体网;同样,设备的摆放位置也不能靠近建筑物的外墙,尤其是外墙的拐角处,因为雷电流优先流经该处;设备的摆放位置不能太靠近诸如天线、烟囱等高大建筑物,因为由于雷电的吸引性,这些高大建筑物往往成为雷电泻入大地优先选择的路径,而巨大的雷电流会形成非常强的干扰电磁场;当建筑物具有相当于屏蔽中结构的理想效果(金属墙和顶部都有效地屏蔽连接)时,设备的摆放问题可以不考虑。
(五)电缆布线与屏蔽
电力网、数据通信、信号和信号电缆在建筑物内同样也可能受到瞬态过电压的威胁。
故建筑物内部的设备布线应尽可能避开类似于新设备建筑物顶部或墙内的可能带有雷电电流的导体(见前面叙述的设备摆放位置的选择)。
当电源线和数据线之间形成的环型面积较大时,从耦合感应的效果来说,它将会获得更多的雷电能量,因此应该尽量避免。
为减小环型面积、电源、数据通信、信号或电话等线路应彼此隔离地并排敷设,电缆可分别放置于相邻的管道或内部有金属隔离的同一槽道内。
楼层间的电缆布线也可能会形成环路,其目的在于减小环路的面积。
对电缆施行屏蔽是另一种十分有效的做法,它将有助于减小电缆受到电磁辐射或对外产生电磁辐射。
电力电缆可由金属管或电缆槽防护,而数据槽通常采用外层有金属编织带屏蔽电缆的方式。
屏蔽对于电场和磁场被起到了类似屏障的作用,其效果取决于屏蔽的材料,结构及冲击电磁波的频率。
尽管在默认的情况下,尤其是在仪器表系统中,为有助于减小环路的面积,往往会选择单端接地;但对瞬态过电压防护的效果来说,其屏蔽还是应该两端接地。
(六)建筑物之间的数据传输应采用光缆下列情况的数据线路应特别采取防护:
穿越各自独立的建筑物;穿越同一建筑物未做交叉屏蔽连接的各独立(即结构上非整体的)部分,例如同一建筑物因沉降断裂而分离的各部分或以砖砌长廊连接的侧厅类建筑。
对于建筑物之间的数据传输,采用光缆是最佳的方式,它将在建筑物之间实现电气上的彻底隔离,防止包括瞬态过电压在内的EMC问题。
不能因为数据传输采用光缆而降低对设备电源部分的防护要求。
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