Risers mining : ce que le câble transporte, et ce qui le tue

Un riser coûte huit euros et décide si six cartes graphiques tournent ou si la machine redémarre toutes les deux heures. Les risers se vendent par lots de six, se montent en dix minutes, et concentrent la moitié des pannes d’un rig. La pièce est simple. Son mode de défaillance l’est moins : elle s’échauffe, elle se dégrade sans prévenir, et le logiciel de minage accuse la carte graphique.

Un lien PCIe déguisé en câble USB

L’objet tient en trois morceaux. Une petite carte qui s’enfiche dans un slot PCIe de la carte mère, côté languette x1. Une deuxième carte, plus large, qui porte le slot x16 où vient la carte graphique. Entre les deux, soixante centimètres de câble USB 3.0.

Ce câble ne transporte pas d’USB. Pas un octet. La prise a été retenue parce qu’elle aligne des paires différentielles blindées sur toute leur longueur, et parce qu’elle coûte quelques centimes : on en fabrique des milliards par an. Les fabricants impriment l’avertissement sur la notice : ces ports portent des signaux PCI-E, y brancher un périphérique USB détruit le périphérique et la carte.

De là vient l’erreur la plus fréquente. On regarde la petite carte, on voit une prise USB femelle, on cherche un port USB libre sur la carte mère. Un port USB ne délivre aucune voie PCIe. La carte graphique n’apparaîtra jamais, et le riser risque d’y passer.

Sur le chemin des données, un riser ne contient rien. Aucune puce, aucun tampon, aucun régénérateur de signal. Les seuls composants actifs travaillent sur l’alimentation : un régulateur qui fabrique le 3,3 V du slot à partir du 12 V et des condensateurs qui lissent le reste. Le slot x16 de la grande carte est un x16 mécanique et un x1 électrique : les seize contacts sont moulés, une seule voie est câblée.

Une voie suffit au minage, pas au jeu

Une voie PCIe transporte 250 Mo/s en première génération, celle de 2003, 500 Mo/s en deuxième depuis 2007, 985 Mo/s en troisième depuis 2010, dans un sens. Un slot x16 de troisième génération en aligne seize, soit près de 15,7 Go/s. Le riser divise par seize ce que la carte pouvait recevoir.

Le minage s’en moque, et la raison tient à la nature du travail. Le processeur envoie à la carte un en-tête de bloc, une plage de nonces à balayer et une cible. Le GPU calcule pendant plusieurs secondes sans rien demander à personne, puis renvoie quelques dizaines d’octets quand il trouve. Le trafic se compte en kilo-octets par seconde. Une voie de 250 Mo/s reste vide.

La question inverse revient sans cesse sur les forums : pourquoi la même carte, sur le même riser, devient injouable. Parce qu’un jeu fait exactement le contraire. Il pousse des textures, de la géométrie et des tampons de commande, image après image, soixante fois par seconde. TechPowerUp a mesuré une Radeon RX 6600 XT ramenée à du PCI-Express 1.1 : 17 % d’images par seconde en moins en 1080p. Cette mesure porte sur huit voies. Un riser en donne une, huit fois moins.

Un contre-exemple revient toujours : le DAG. Les algorithmes de la famille Ethash travaillent sur un jeu de données qui pèse 4 376 Mo sur Ethereum Classic, à l’époque 419, et qui grossit encore tous les 30 000 blocs. Quatre gigaoctets à faire entrer dans la carte par une seule voie, l’objection semble tenir. Elle tombe dès qu’on regarde ce qui circule. Le logiciel de minage envoie au GPU un cache d’environ 16 Mo, calculé à partir de la graine du bloc ; le jeu complet, c’est la carte qui le construit, dans sa propre mémoire vidéo. Ce délai au démarrage se compte en cycles de GPU. Les journaux de lolMiner sur un rig de cinq cartes la chiffrent : 7 139 ms sur la plus rapide, 8 855 ms sur la plus lente, toutes générant en parallèle. Huit secondes, et le riser n’y est pour rien. La voie, elle, continue de porter ce qu’elle portait : un en-tête, une plage de nonces, quelques dizaines d’octets au retour. La taille du DAG algorithme par algorithme décide de la mémoire minimale d’une carte, et donc de sa durée de vie utile : à 4,3 Go, les 4 Go de mémoire ont quitté la partie pour de bon.

L’alimentation, l’endroit où ça fond

Dans un slot de carte mère, une carte graphique tire son courant de slot de la carte mère. Sur un riser, ce courant vient du connecteur d’alimentation du riser. Un connecteur à quelques centimes porte seul ce que portait la carte mère.

Un slot PCIe fournit 75 W, dont 66 W sur la ligne 12 V, soit 5,5 A. Un connecteur SATA porte trois broches de 12 V données pour 1,5 A chacune : 4,5 A, donc 54 W. Réclamer ces 66 W par le slot revient à demander au connecteur 22 % de plus que sa spécification.

Rien ne casse d’un coup. Le connecteur ne disjoncte pas. Il laisse passer, et il s’échauffe, parce que la puissance dissipée dans un contact croît comme le carré du courant. Les broches SATA sont serties par déplacement d’isolant sur du fil fin, et la surface de contact est petite. La chaleur oxyde cette surface, l’oxyde augmente la résistance, la résistance augmente la chaleur. Le plastique blanchit, brunit, puis coule. Entre le premier échauffement et la coulée, il se passe des semaines de fonctionnement continu.

Les deux autres connecteurs tiennent large. Le Molex 4 broches, de son vrai nom Mate-N-Lok, dessiné par AMP en 1963 et increvable depuis, est donné pour 11 A par broche en fil de 18 AWG à 30 °C d’échauffement, soit 132 W sur sa ligne 12 V. Le 6 broches PCIe est spécifié à 75 W et alimente déjà des cartes graphiques par conception. Le bon branchement est le 6 broches, le Molex à défaut.

Reste le câble en guirlande. Une alimentation livre des cordons qui portent trois ou quatre prises SATA en série. Brancher quatre risers dessus fait passer le courant de quatre cartes dans le premier segment de fil et dans la première prise, celle qui est restée branchée depuis le montage. La limite admise est de deux risers par ligne SATA, et deux, c’est déjà en tirer beaucoup. Chaque prise ajoute sa propre résistance de contact au compte.

Dernier détail que personne ne regarde : le nombre de cycles d’enfichage. Le connecteur SATA est donné pour cinquante branchements. Le 6 broches PCIe, celui qu’on vient de conseiller, en tient trente : c’est un Mini-Fit Jr, et la famille est spécifiée à trente cycles minimum. Le meilleur des deux connecteurs est donc le moins endurant des deux, ce qui n’est un problème que pour qui débranche. Ceux qui accompagnent les lots bon marché ne promettent rien du tout. Un rig qu’on démonte tous les mois use ses prises plus vite que ses cartes.

Piège de série, enfin : plusieurs versions portent une prise 6 broches sur la carte, et le sachet contient un cordon SATA 15 broches vers 6 broches. Le bon connecteur au bout du mauvais câble. Ce cordon se remplace par un vrai 6 broches sorti directement de l’alimentation du rig. Quand la sortie disponible est une 8 broches, un convertisseur 6 vers 8 broches règle le cas sans passer par du SATA.

De la V006 à la V012, ce qui change vraiment

Les numéros de version se suivent sur les boîtes et laissent croire à une lignée de perfectionnements. Deux choses évoluent en réalité : le connecteur d’alimentation, puis le nombre de condensateurs. Le chemin du signal n’a pas bougé depuis dix ans.

Le reste relève du décor. Douze diodes ne stabilisent rien, elles signalent seulement que le 12 V et le 3,3 V sont présents, ce qui rend service au diagnostic et à rien d’autre. Un numéro élevé ne dit rien de l’épaisseur du cuivre, de la qualité du sertissage ni de la tenue du câble, qui sont les trois points où deux lots au même nom se séparent.

Une mention revient sur les fiches produit et mérite d’être remise à sa place : le chipset ASM1184e. Il existe, il est signé ASMedia, mais il ne se trouve pas sur un riser. Aucun riser n’embarque de puce. L’ASM1184e est un commutateur de paquets qui prend en entrée une voie PCIe x1 de deuxième génération et en ressort quatre, avec son propre tampon d’horloge à 100 MHz et sans pilote à installer. Il équipe les cartes de répartition dont il est question plus bas.

Reconnaître un riser qui lâche

Un riser ne meurt presque jamais d’un coup. Il donne des signes, et ces signes se lisent d’abord dans le logiciel de minage.

• Le compte de cartes tombe. Six au démarrage, cinq après deux heures. La carte manquante n’est pas en cause une fois sur deux.

• Le hashrate d’une carte perd un cran et n’y remonte plus. Le lien s’est renégocié à la baisse après une erreur de transmission.

• Les calculs rejetés grimpent sur une seule carte, sans que la température ni la fréquence aient bougé.

• La machine redémarre seule, ou le logiciel se relance en boucle, toujours sur la même position de slot.

Côté matériel, l’inspection prend deux minutes. Les témoins du riser doivent rester fixes ; éteints ou clignotants, ils annoncent une chute sur le 12 V ou le 3,3 V. Un doigt posé sur la prise d’alimentation, rig en marche, tranche : tiède se tolère, chaud condamne. Une prise brunie, un plastique déformé ou une odeur de brûlé se traitent en coupant l’alimentation, jamais en resserrant.

Pour isoler le coupable sans démonter le rig, on croise. Deux risers sont intervertis en laissant chaque carte graphique à sa place, puis on relance. Si le défaut migre avec le riser, il vient du riser. S’il reste attaché à la carte, il vient de la carte, et c’est alors la mémoire ou l’alimentation de celle-ci qu’il faut regarder. Le test dure le temps d’un redémarrage et il tranche. Sur un rig qu’on vient d’assembler et qui ne démarre pas du tout, la cause est plus souvent dans l’ordre des branchements que dans une pièce morte : le montage pas à pas sous HiveOS reprend la séquence.

Ce qu’on achète, et pourquoi on en achète trop

Chez un revendeur français, un lot de six V010S Plus se paie 49,99 €, soit 8,33 € l’unité ; le lot de douze descend à 94,99 €, soit 7,92 € pièce. Les annonces les désignent tour à tour riser mining, GPU risers ou VER009S, la référence du fabricant d’origine. Ce sont les appellations commerciales qui se mélangent ; les modèles, eux, se distinguent. Un lot vendu sous le nom V009S Plus arrive parfois en V010S Plus, et le tableau plus haut sépare bien les deux par leurs condensateurs et leurs témoins. On regarde ce qui est soudé sur la carte, pas le mot en tête de l’annonce.

Un lot correct se reconnaît avant l’achat, sur la photo de l’annonce.

• Une prise 6 broches PCIe sur la carte 16x, pas seulement une prise SATA.

• Un cordon d’alimentation 6 broches vers 6 broches dans le sachet, ou pas de cordon du tout, plutôt qu’un cordon SATA.

• Des condensateurs solides, reconnaissables à leur boîtier ras et à leur couleur unie, et non des électrolytiques cylindriques.

• Un câble de soixante centimètres gainé, avec un blindage tressé visible sous la gaine.

• Des témoins séparés pour le 12 V et le 3,3 V, qui font gagner du temps le jour de la panne.

• Un vendeur qui reprend un lot et répond, parce que sur une quinzaine d’unités il y aura un rebut.

Un lot part à la poubelle quand le sachet ne contient qu’un cordon SATA, quand le circuit imprimé plie sous le pouce, ou quand le slot 16x n’a pas sa mousse de calage sous la carte graphique : sans elle, le poids de la carte travaille le connecteur jour et nuit.

On en commande toujours plus qu’on n’en monte, pour deux raisons de terrain. Le riser est la seule pièce d’un rig qui se change en trois minutes, sans outil et sans rien réinstaller ; un exemplaire d’avance transforme une nuit d’arrêt en un quart d’heure. Et le test d’interversion décrit plus haut réclame un riser dont on est sûr. Deux ou trois de rechange pour six montés est un compte raisonnable, d’autant que le prix unitaire baisse avec la taille du lot. Cette marge se prévoit dès le choix des composants, au même titre que les ventilateurs, et pèse peu à côté de ce que coûte un rig complet.

Répartiteurs et adaptateurs : ce qu’ils coûtent en stabilité

Quand les slots PCIe de la carte mère sont pleins, deux pièces prolongent la partie. Elles ne se valent pas.

L’adaptateur M.2 vers PCIe 1x se vend autour de 4 € et fait le travail proprement. Il s’enfiche dans un port M.2, celui qui reçoit d’ordinaire un SSD, et en ressort une prise USB femelle où vient le câble du riser. Le port M.2 porte de vraies voies PCIe, câblées au processeur ou au chipset, et non un signal dérivé. Le partage, lui, reste la règle : sur une carte mère grand public, peupler un port M.2 coupe couramment un ou deux ports SATA, parfois un slot PCIe. La matrice figure dans le manuel, port par port. Sur une Prime X670E-PRO WIFI, le deuxième M.2 emporte les ports SATA 1 et 2 dès qu’il tourne en quatre voies. Dans un rig, le compte de disques tient sur une main et la coupure ne coûte rien, mais elle se lit avant de commander. De quoi ajouter un GPU sans changer de carte mère à six slots.

La carte de répartition 1x vers quatre ports se vend entre 20 et 25 € et demande plus de prudence. Sur les modèles à ASM1184e, une voie de deuxième génération entre, quatre sortent, et les quatre se partagent l’unique voie amont. Cinq cents mégaoctets par seconde divisés par quatre laissent 125 Mo/s par carte, moins qu’une voie de première génération. Personne ne le voit, et pas seulement en régime de hachage : quatre cartes qui réclament leur travail en même temps demandent quelques kilo-octets, y compris à la seconde où le rig démarre. Le prix se paie ailleurs. Une puce de plus dans la chaîne, avec son alimentation et son horloge, quatre cartes suspendues à un seul point de panne, et une énumération que toutes les cartes mères ne réussissent pas du premier coup. C’est le compromis que porte l’adaptateur PCI-E vers quatre ports : des slots en plus contre une pièce de plus à soupçonner le jour où quatre cartes disparaissent ensemble.

Les modèles sans puce sont à laisser. Ils dérivent le même signal vers quatre connecteurs, hors spécification, et se comportent différemment d’une carte mère à l’autre. Un conseil traîne sur les forums et ne marche pas : forcer la troisième génération dans le BIOS pour compenser le partage. L’ASM1184e est un composant PCIe 2.0, un port amont x1 de deuxième génération vers quatre ports aval x1 de deuxième génération. Le lien se négociera là, quoi qu’on demande au BIOS. Ce réglage ne mord que sur les slots câblés directement à la carte mère. Derrière un répartiteur, ce qui se règle vraiment tient au branchement : on étale les cartes entre plusieurs répartiteurs plutôt que d’en suspendre quatre au même. Le hashrate par algorithme d’une carte récente mérite mieux qu’un quart de voie partagée.

Un riser transporte une voie PCIe et le courant de slot d’une carte graphique. La voie ne limite rien tant qu’on hache. Le courant, lui, passe par un connecteur choisi à l’usine pour son prix, et c’est de ce côté que les rigs prennent feu. Une prise 6 broches, deux risers au maximum par ligne d’alimentation, trois pièces d’avance dans un tiroir, et la pièce à huit euros cesse de décider du rendement du mois.