计算机中能源管网 趣谈电源接口的变迁

住在城市里的每一个人都有切身的体会，“基础管网”虽然平凡但却是我们整座城市的基石，你能想象一座没有电的城市会变成什么样子吗？在PC的世界里面，电源就好比我们的发电厂，而要把电能源源不断地输送给主要配件，就需要使用到电缆以及各种不同的电源插口。

电源插口的两大作用

在我国，大家使用的市电是额定220V的交流电，这么高的电压没有办法直接给CPU、内存或者显卡使用，于是我们便需要一个电源开关来将电压降到合理的范围内，也就是机箱里面的大块头——俗称电源。

电源是整个系统的能源基石，负责将220V的高压交流电转换为可以给电脑各配件使用的低压直流电。

在PC的城市里面，我们有了电厂还不够，还需要将能源传输给各个零部件。于是我们就需要使用到各种各样接口的插头，它们的作用有两个：第一，保证电力供应的“无缝传输”，如果电力中断，那计算机自然就要罢工了；其次，保证所有连接部件的正确连接，如果输入电压出现了差错，就好比给烧汽油的车注入柴油，烧柴油的加注了汽油，轻则机器罢工，重则损坏零部件。

电源线的颜色有啥含义？

细心的新手朋友们一定会发现计算机里面的电源线有好几种不同的颜色，这可不是单纯地为了好看，每种颜色都会有特定的意义—每种颜色要么代表着特殊的功能，要么就表示不同的电压值。我们以给主板供电的20Pin主供电接口为例来给大家介绍一下。

电源主接口的变化

其实早在15年之前，PC电源已经进入了ATX时代。ATX电源相对于以前的产品可以实现更加优化的能源控制以及计算机唤醒功能，而我们常说的20Pin主板电源接口也在那个时代就定型了。

20Pin+4Pin的主板电源接口

但随着PC主板功能的日益强化，板载设备也越来越多，为了缓解供电紧张的问题，工程师们将原来的20Pin接口升级到了24Pin—在原有的基础上增加了+3.3V、+5V、+12V以及GND线路各一条。不过在当时不少主板还只有20Pin的接口，为了实现平滑过渡，20Pin+4Pin的组合方式共存了很长时间。

CPU供电接口的变化

在Pentium 4处理器问世之前，处理器的供电一直由主板上的主电源接口来供给。不过好景不长，随着处理器的TDP（热设计功耗）越来越大，设计师不得不考虑给其单独“开小灶”。这便是4Pin CPU供电接口诞生的初衷。按照英特尔工程师的建议(ATX 12V 1.0版本)，4Pin的CPU供电接口使用2黄2黑的双回路搭配，用12V电压来提供能源。

双路+12V(4Pin)供电与四路+12V(8Pin)供电主要是为了满足CPU的供电需求

很多朋友会纳闷，CPU的工作电压只有1V～2V，为什么不采用3.3V的回路，反而要舍近求远使用+12V呢？这是因为涉及到能源转换效率和安全的问题，很多处理器的TDP都超过了70W，如果使用+3.3V的电压来供电，电流要超过20A，这样不利于稳定而且更多的能量以热的方式损耗掉了；而使用+12V的电压来供电，电流仅需要6A就够了。

随着处理器进入双核乃至多核时代，为了给CPU更加充裕的电力保障，工程师们又将CPU的供电回路扩容一倍，达到了4Pin+4Pin——这种8Pin的CPU供电接口早先多见于服务器处理器供电设计中，后来在高端PC主板上也逐渐普及，可以为超频之后的处理器提供更多电力。

GPU供电接口的变化

相对于CPU而言，中高端显卡上的核心——GPU的耗电其实更大。与CPU供电接口的发展类似，GPU的供电接口也经历了从无到有，从少到多的过程。

高端电源多数配备6Pin+2Pin的显卡辅助电源接口，满足高端显卡的供电需要。

6Pin的GPU供电接口也是由3根黄线和3根黑线所组成，6Pin电源辅助供电诞生的背景是从AGP显卡到PCI-E显卡更迭的年代。当时由于GeForce 6600GT等图形芯片的TDP剧增，导致供电需求超过了PCI-E总线所能提供的极限，进而出现频繁的GPU重置故障，临危受命的6Pin辅助供电接口应运而生。

即便如此，工程师们仍然低估了GPU对能源消耗的需求。很快在GeForce 7800GTX、8800GTX等显卡上面看到了8Pin的辅助供电接口，甚至2×6Pin、6Pin+8Pin(GeForce GTX 280)等纷纷涌现。

外围设备电源接口的变化

4Pin的“大D口”现在用途不多，但可以通过显卡附赠的转接线转为给显卡供电。

从1995年ATX规范设定之初，给外围设备供电的“大D型”4Pin接口和4Pin软驱线接口就出现了。按照当初的设想，“大D口”用于给硬盘以及光驱等设备提供电流，其中包含了+12V(马达供电)、+5V(PCB板供电)回路各一个，刚好对应外围设备中不同功能的组件。而软驱使用的4Pin接口在软驱产品退市之后，已经很少用到了；不过为了保证产品的大兼容性，多数电源仍然提供有这个接口。

SATA接口的电源线

自2005年之后，SATA产品风生水起，使用更方便、接口扁平更省空间的新式SATA电源接口逐渐取代了“大D口”的功能。除了+12V和+5V的配线之外，SATA的电源线接口还提供了一组+3.3V的配线。不过就目前的产品来看，这组电源线尚没有明确的用途。

为什么电源线越来越长？

电源线要多长才比较合适呢？玩家和厂家有着不同的答案。其实线材并不是越长越好，太长之后会显著增加成本，而且给玩家的理线带来诸多困扰。一般而言，主24pin电源线的长度在30cm～40cm之间比较合适，而外围设备的供电接口需要从电源位延伸到机箱远一处的SATA硬盘/光驱位。

而对于电源位下置的机箱，挑选电源的时候，就要充分考虑背板走线之后主接口电源线的长度是否够用。随着现在塔式机箱越来越流行，机箱越来越大，与之配套的高端电源产品其线缆长度自然也就“水涨船高”了。

本期学到了什么

★电源接口的作用是提供不同电压的供电，并保证连接紧密且不会插错；

★不同的电源线颜色，都有着特定的含义；

★电源接口的演进史可以看成配件发展中对电能需求的一个缩影。