Pelo que entendi, os computadores nem sempre consomem a mesma quantidade de energia da fonte de alimentação o tempo todo. Há momentos em que os discos rígidos estão em modo de espera e não usam tanto quanto quando estão girando e as placas gráficas economizam energia quando não são totalmente utilizadas.

O que acontece quando, por exemplo, você possui 100 discos rígidos instalados em uma torre de desktop (ou em um rack de servidor) com PSU de 1000 watts, e todos estão em modo de espera e, de repente, algum processo acessa todos os discos rígidos e os gira, consumindo mais energia do que a PSU pode dar?

Existe algum sinal que os discos rígidos enviam quando pensam que não estão recebendo energia suficiente? Ou cada peça individual de hardware pergunta à PSU se ela pode fornecer X watts de potência e pode dizer "não, não tenho isso disponível"? A placa-mãe decide se pode negociar essa solicitação de energia e evitar com segurança a perda repentina de energia e o desligamento instantâneo? Ou, neste caso, o protocolo padrão cai morto sem tentar evitar esse problema?

Da minha experiência com a minha área de trabalho e alguns discos rígidos e um PSU de baixa potência de 350 W, ele seria desligado instantaneamente se 5 discos rígidos estivessem tentando girar ao mesmo tempo. Felizmente, nada de ruim aconteceu, mas eu gostaria de saber se o desligamento instantâneo é uma reação esperada e planejada de peças de hardware ou apenas a placa-mãe (ou PSU) enlouquecendo e desabilitando tudo inesperadamente.

Para esclarecer minha pergunta : O que me interessa é por que o resultado comum é o desligamento do sistema em vez de uma negação segura de energia ao dispositivo que sobrecarregaria o sistema? O gerenciamento de energia USB protege contra esse cenário; então, por que a lógica de gerenciamento de cabos de energia SATA / Molex não possui isso (ou, se houver, por que geralmente falha)?

Atualize depois de ver algumas respostas: Estou realmente surpreso por não haver algum tipo de lógica de gerenciamento de energia embutida nas PSUs, como as placas-mãe possuem para gerenciar a distribuição de energia USB. Foi o que obtive das respostas até agora. Se você souber algo que diz o contrário, compartilhe como resposta.

Do ponto de vista eletrônico, quando a corrente consumida exceder a capacidade de alimentação, a tensão de saída cairá repentinamente. A eletrônica que requer uma voltagem específica para funcionar simplesmente será desligada. Este é efetivamente um apagão de energia.

Na melhor das hipóteses, a fonte de alimentação detecta essa condição de sobrecarga e se mantém por um período de tempo ou testa para verificar se a carga ainda está lá de uma maneira segura, mantendo a saída de energia desligada até a carga acabar.

Na pior das hipóteses, a fonte de alimentação entra em ciclos constantes de ativação e desativação e potencialmente mata a si mesma ou a um ou mais dos dispositivos conectados.

Não há dispositivos para "solicitar" mais energia de uma fonte de alimentação, exceto em dispositivos inteligentes como USB, onde a disponibilidade de energia era uma preocupação. Uma fonte de alimentação do sistema não possui absolutamente componentes eletrônicos inteligentes.

A fonte de alimentação detecta uma condição de sobrecarga e é desligada. Não há disposição para negociar requisitos de energia.

Felizmente, nada de ruim aconteceu, mas eu gostaria de saber se o desligamento instantâneo é uma reação esperada e planejada de peças de hardware ou apenas a placa-mãe (ou PSU) enlouquecendo e desabilitando tudo inesperadamente.

São os dois. É o PSU em pânico, que é a reação esperada e planejada das peças de hardware. Uma vez no modo "desligamento de segurança", é necessário desconectar o PSU por alguns segundos ou redefinir um interruptor de disparo que geralmente fica na parte traseira ¹ . PSUs muito baratas podem não desarmar e apenas deixar o equipamento com defeito devido à corrente insuficiente.

Pior ainda, eles podem entrar em um ciclo de "spin-up, brown-out, power-down, power-up, spin-up, brown-out ..." que, ocasionalmente, até se auto-resolve e segue para uma inicialização adequada. O que está acontecendo aqui é que o PSU não está disparando e o equipamento está sujeito a desgaste não planejado. Nesse caso, eu recomendaria substituir a PSU completamente. Faz pouco sentido percorrer circuitos para acomodar o que é uma fonte de alimentação que se comporta mal, para começar. E enquanto você estiver substituindo o PSU, obtenha um mais poderoso, que resolva o problema inicial.

Discos rígidos

No entanto, os discos rígidos são um caso especial, pois são conhecidos por terem requisitos de rotação muito maiores. Portanto, alguns discos rígidos (e placas-mãe) têm disposições para lidar com isso atrasando o processo de aceleração, usando jumpers que atrasam o processo de aceleração por um período fixo de tempo ou suportando PUIS (também aqui ) ou rotação escalonada via sinalização de backplane . As soluções sem jumper requerem uma placa-mãe adequada, capaz de enviar o sinal apropriado ao disco rígido (pino 11 da interface SATA, implementado pela WD e outros). O software é deixado para o usuário ou algumas vezes implementado no BIOS.

Atualizações

Para esclarecer minha pergunta: O que me interessa é por que o resultado comum é o desligamento do sistema em vez de uma negação segura de energia ao dispositivo que sobrecarregaria o sistema? O gerenciamento de energia USB protege contra esse cenário [...] Estou realmente surpreso por não haver algum tipo de lógica de gerenciamento de energia embutida nas PSUs, como as placas-mãe possuem para gerenciar a distribuição de energia USB.

USB é um padrão de comunicação entre dispositivos que são mais "inteligentes" do que o exigido em um disco rígido comum (garantido, o poder de computação em um disco rígido não é motivo de desprezo - alguns deles podem executar o Linux ).

Mas os problemas aqui são muitos:

• o PSU não pode ter certeza sobre quem está drenando a corrente. Uma linha de energia pode se conectar a até quatro conectores Molex e as linhas de 12V / 5V não foram projetadas para transportar informações. Isso poderia ser feito, mas você precisará essencialmente reengenhar o PSU e todo o hardware que provavelmente precisará desse recurso.
• negar energia a um dispositivo pode anular o propósito de inicializar todo o sistema. Ou levar a resultados potencialmente desastrosos. Pense no que aconteceria se uma unidade RAID inicializasse um (ou dois!) Disco curto devido ao fato de ter sido "negado".
• se o requisito de corrente extrema deriva de uma falha de hardware, todo o sistema está com defeito e, portanto, a política atual de desligar tudo é, a meu ver, a linha de conduta mais segura. Lembre-se de que sistemas grandes e importantes demais para falhar serão construídos de maneira diferente e com redundâncias enormes; portanto, nesses cenários, um desligamento limitado também é a melhor resposta, e pode nem acontecer porque a unidade defeituosa não está exigindo mais atual, mas simplesmente não inicializando (proteção de circuito e interrupção direta em todas as peças energizadas. Nos antigos sistemas IBM AS / 400 de ponta, você pode causar um curto-circuito em uma unidade e o sistema continuará funcionando enquanto um compartimento estiver subindo no chamas e fumaçaEu vi isso acontecer. A unidade foi desconectada lógica e eletricamente do backplane, mas isso não impediu que continuasse queimando, é claro; mas com dinheiro suficiente, mesmo isso pode ser evitado ).
• por outro lado, é economicamente doentio - uma fonte de alimentação tão inteligente custaria muito mais do que uma fonte de alimentação mais pesada, mais robusta e mais poderosa, que seria mais simples de construir e provavelmente duraria mais e resolveria o mesmo problema igualmente bem (na verdade, ter mais atual à sua disposição e trabalhando mais longe da capacidade total, resolveria melhor esse problema em particular ).

(1) Lembro-me de um mini desktop da Hewlett Packard que o tinha por dentro , ao lado das tiras de cabo. Ele também tinha uma luz verde "ligada" por dentro. Eu imagino que estas são PSUs especialmente construídas para algum arranjo específico, que então são empregadas em outros lugares. Desconectar da tomada deve ser suficiente para redefinir a fonte de alimentação, mas se não estiver, antes de deixá-la morta, tente verificar o lado interno. Nunca se sabe.

No caso específico de algo eletromecânico, como um disco rígido, a energia consumida pelo dispositivo normalmente será mais alta durante a ativação inicial e depois cairá um pouco depois que o dispositivo estiver em estado estacionário. Por esse motivo, boas placas RAID (por exemplo) terão uma configuração para escalonar a rotação para todas as unidades conectadas, para que a carga de inicialização não seja colocada na fonte de alimentação de uma só vez.

Outro cenário que pode acontecer é que, se você estiver próximo dos limites de energia da fonte de alimentação e, na verdade, não tiver terminado, a fonte de alimentação poderá não ser desligada. Em vez disso, como outras respostas disseram, a tensão cairá. O resultado final pode ser falhas do sistema aparentemente aleatórias (como um BSOD no Windows). Parte disso depende da qualidade da fonte de alimentação. As fontes de alimentação de alta qualidade conseguirão ser empurradas para mais perto de seus limites do que suas contrapartes mais baratas e de menor qualidade.

Eu experimentei isso há mais de uma década.

Naquela época, meu HD estava quase cheio, então tive que conectar outro HD de 80 GB. Depois de inicializar, tudo parecia bem.

Mas, depois de alguns dias, o sistema desligou ou a tela piscou esporadicamente. Após cada flash, o sistema voltava normalmente, mas no explorer a unidade C desapareceu ou aconteceu outra coisa estranha. Ocorre um erro, caixas de mensagens aparecem ... Mas o mais estranho é que meu HDD principal agora aparece com mais de 1 TB no diskmgmt.msc e em outras ferramentas de particionamento de disco.

Não consegui descobrir o motivo, mas decidi substituir a fonte de alimentação quando vi um anúncio da famosa loja de PCs perto de minha casa para trocar teclados / mouses / fontes de alimentação antigos por novos. Levei a nova fonte de alimentação para casa e chorei ao perceber que o conector de 24 pinos não cabia na minha placa principal de 20 pinos. Depois de uma hora, observei que os 4 pinos extras podem ser puxados para torná-lo compatível com 20 pinos. Desde então, nada mais estranho acontece e o PC funcionou feliz para sempre.

Só que a fonte de alimentação antiga é marginalmente suficiente para as coisas antigas e o novo HDD em casos normais. Mas, em algumas situações, a necessidade de energia aumenta significativamente e sobrecarrega a fonte, fazendo com que a queda de tensão e a queda de energia aconteçam. Comportamentos indefinidos acontecerão, como perda de dados, HDD desconectado ou não reconhecido ...

Custou-me dezenas de GBs de dados e me ensinou uma nova lição.

Fim da história

Agora sobre o fenômeno:

Normalmente, uma fonte de alimentação fornece uma tensão (quase) constante dentro de sua faixa de potência de trabalho. Se um dispositivo consome mais energia, a tensão diminui um pouco e tenta aumentar a energia para equilibrar a carga e aumentar a tensão de volta ao valor normal.

No entanto, uma vez que o poder aumenta sobre sua capacidade, a situação não pode ser recuperada, a tensão cairá para sempre e nunca mais voltará. Se a tensão reduzida estiver na faixa permitida dos dispositivos (como 12V a 11,5V), ela continuará funcionando. Se cair muito baixo, obviamente todo o sistema ficará inoperante porque os chips não funcionam mais com essa tensão.

Talvez uma fonte de alimentação inteligente possa simplesmente desligar um dispositivo que causa a situação de sobrecarga, mas isso é muito complexo e requer saídas separadas para diferentes dispositivos e medição constante do uso de energia. Que tal vários dispositivos aumentam a energia ao mesmo tempo? Qual deles você vai decidir desligar? Se esse é o CPU ou RAM, você os desligará?

Não há como evitá-lo, exceto não energize esse dispositivo ou exija que ele gerencie sua própria energia. Isso pode ser visto no padrão USB. Os dispositivos USB sempre começam com o requisito mínimo de energia (1 unidade de carga). Uma vez conectado, ele negociará com o host para fornecer mais poder. Se a solicitação for aprovada, ela energizará as outras peças necessárias (como o HDD no gabinete). Você também pode ver que em gabinetes antigos de disco rígido USB que requerem 2 portas USB, se você conectar apenas o cabo principal, ele se recusará a iniciar, porque vê que não há energia suficiente.

Quando seu sistema começa a consumir mais corrente para a qual a PSU está classificada, um ou mais dos seguintes itens ocorrerão em ordem de probabilidade:

1. O firmware do sistema detectará uma falha de energia e interromperá o processador e / ou tentará desligar a fonte de alimentação. Uma condição de falha de energia pode ser detectada de várias maneiras. Nenhuma dessas maneiras envolve qualquer tipo de comunicação digital com a fonte de alimentação. Algumas placas-mãe possuem chips de monitoramento sofisticados, outras possuem circuitos básicos para isso.

2. Quase todas as PSUs (ainda mais baratas) possuem um circuito de proteção contra sobrecorrente. Quando o limite atual for excedido por um determinado período de tempo (geralmente menos de um milissegundo), a PSU simplesmente desligará completamente. Será necessário desconectar-se da rede elétrica (puxar o plugue ou desligar o interruptor) e reconectar antes de operar novamente.

3. O consumo de corrente sobrecarregará o trilho de força a partir do qual ele está consumindo e a tensão começará a diminuir para aumentar a corrente fornecida. Os reguladores de energia da placa-mãe não fornecem mais voltagens adequadas para a CPU e / ou outros componentes. A placa-mãe, a CPU ou a memória não poderão funcionar e o sistema será interrompido ou desligado completamente.

4. A fonte de alimentação consumirá muita corrente, causando o aquecimento e a queima dos componentes. Isso aconteceria apenas na ausência ou falha das coisas listadas acima, juntamente com outras proteções existentes para impedir tal situação.

Se você quiser saber sobre os detalhes elétricos das várias coisas que escuta, peça EE .

No caso do PC, há mais um fator em ação: a fonte de alimentação está enviando um sinal de que a energia é boa. Durante a inicialização, há um certo período de tempo para estabelecer isso (como é claro, no instante da inicialização, a energia não será boa.)

Isso funciona como um interruptor morto para o computador, se o sinal cair, a máquina é imediatamente desligada (como o que aconteceria se você mantivesse o interruptor ligado), pois isso é considerado menos destrutivo do que a operação potencialmente descamativa dos eletrônicos, causando operações de gravação não solicitadas.

Há muito, muito tempo, os computadores não tinham esse tipo de proteção, razão pela qual o antigo conselho era remover os disquetes da máquina antes de desligá-la.

Depende do SMPS, de sua qualidade e de qual padrão de EE está seguindo. Eu tive uma experiência semelhante há alguns anos atrás quando meu SMPS explodiu, eu estava na faculdade e tinha menos dinheiro, por isso comprei um SMPS chinês. Costumava funcionar, mas assim que a temperatura da CPU subia e os ventiladores da CPU apareciam, o sistema costumava começar a desligar e, em algum momento, eu também costumava obter a tela azul. No começo, eu não conseguia descobrir que isso estava acontecendo devido ao SMPS, mas depois que troquei temporariamente o SMPS pelo do meu amigo, meu sistema ficou bom, mas o novo SMPS foi queimado no sistema dos meus amigos. O fornecedor local me deu um mês de garantia, mas estava relutante em honrá-lo, mas finalmente ele me deu um SMPS usado, eu o peguei, mas o sistema costumava reiniciar sem parar, o problema dessa vez foi que o smps não era capaz de fornecer o suficiente energia para iniciar o sistema. Mais tarde, comprei um SMPS crosair e tudo correu bem depois disso. Mas quando minha placa-mãe explodiu, eu reutilizei os smps no meu projeto da faculdade para fazer um refrigenerador usando um dispositivo peltier e notei que o SMPS crosair costumava desligar se eu curto-circuitava a saída ou usava muita carga nela, mas nunca explodiu enquanto os chineses nunca costumavam desligar, mas costumavam queimar sob carga.

Para responder à sua pergunta "Atualizar", não há protocolo de negociação de energia porque não há nenhum caso de uso para ele. Imagine componentes de computador inteligentes que poderiam negociar energia. O que você esperaria que eles fizessem se não houvesse energia suficiente para eles? Parar?

O problema é que os maiores consumidores de energia em um sistema típico são essenciais para o seu funcionamento. Se você tem uma CPU, HDD, DRAM ou chip de vídeo que pára, o resultado aparente para o usuário final é o mesmo que uma queda de energia: o sistema não funciona.

Por outro lado, esse sistema inteligente de gerenciamento de energia criaria um monte de problemas próprios. Versões de protocolo incompatíveis, dispositivos e PSUs que fornecem valores de energia imprecisos e problemas semelhantes resultariam em sistemas que se recusam a inicializar que, de outra forma, poderiam ter funcionado bem .

Na verdade, desde que você mencionou o gerenciamento de energia USB, aqui está um fato divertido: praticamente nenhum dispositivo implementa as especificações de gerenciamento de energia USB de acordo com as especificações. Sabe-se que poucos dispositivos que funcionam (Sony PSP) funcionam apenas de maneira confiável com carregadores originais e deixam uma impressão muito pior nos usuários finais em comparação com dispositivos semelhantes que ignoram essa parte das especificações USB.

Executar uma PSU acima da capacidade a curto e longo prazo pode ter todos os tipos de efeitos. Depende principalmente dos componentes envolvidos. A fonte de alimentação pode ser cortada (fusível, temperatura cortada), as peças podem derreter (ou envelhecer mais rapidamente) ou a energia se torna barulhenta, a tensão cai (ou aumenta). O efeito que isso tem no sistema varia de desligamentos a erros de bits (mais desagradáveis) e cálculos com falha (e como resultado desses dados corrompidos ou telas azuis).

electricidade 101: o hardware retira a energia de que precisa do suprimento (independentemente de onde vem) se a fonte de alimentação não for capaz de suprir a demanda, 3 coisas podem acontecer a) ela queimará. b) continuará a fornecer sob imensa tensão até que A ou C aconteça c) a fonte de alimentação desligue a saída devido às proteções internas de sobrecarga em vigor.

A e B são muito prováveis ​​em aplicativos de consumidor e C não é provável nesses aplicativos. C é provável em equipamentos de nível comercial (fontes de alimentação de 1000 W +), mas A e B ainda acontecem com muita frequência em geral.

você pode imaginar a fonte de alimentação como uma torneira. existe uma certa quantidade de pressão e volume disponível. em proporção, a torneira é conectada a uma barragem com um regulador de pressão. O tamanho do tubo é uma tensão constante na saída; os amplificadores são o que pode ser problemático, se não suficiente, é quando as coisas falham. é claro que se não houver pressão suficiente na torneira, você terá "quedas de energia" do equipamento, mas como eu disse atrás de uma "barragem". É pouco provável que os discos rígidos aconteçam, mas ainda é possível, pois a maior parte da energia é consumida pela placa gráfica e pela CPU (geralmente), mas se você tiver um grande conjunto de discos, pode se tornar um problema.