1台のパソコンに複数台の電源ユニットを使いたい

Question

1台のパソコンに2枚のGPUを刺し、AI学習を複数プロセスで同時実行させています。PCIeスロットにはまだ余裕があるので、さらに許す限りのGPUカードを増設したい(中古品をね。)と考えています。
但し、そろそろ電源ユニットの容量が足りなくなることが予想されます。 
そこで、こちらも中古電源ユニットを別に用意し、さらに電源ユニット筐体とパソコン本体の筐体とをアース線で繋ぐ処置をして運用することを考えています。つまり1枚のマザーボードに複数個の電源ユニットを利用するという事です。
それともこの様な使い方をするとパソコンは壊れてしまうでしょうか。もしくは「こうすれば良いよ。」などのご意見があればお寄せください。ご経験をお持ちの方ぜひともお教えいただくようお願いいたします。

air_supply · Accepted Answer

質問者さんは、グラフィックボードを複数搭載して、GPU の演算部分を利用して AI に利用しようとしています。nVIDIA の SLI や、AMD の CrossFire を使うのではなないと思います。描画速度を上がるのが目的ではなく、マイニングのような使い方をする訳ですね。従って、グラフィックボードはマザーボードの挿せれば良いのですから、PCI-Express×16 のスロット形状があれば、PCI-Express のレーン数は ×4 でも ×8 でも構わないのでしょう。

そこで、グラフィックボードの補助電源用の 12V が不足する可能性があるため、複数の電源を搭載する際に、並列運転ができるかどうかを知りたい訳ですね。

電源ユニットは並列運転は可能ですが、同時に電源を入れる必要があります。何故なら片方の電源を ON している状態で他方が遅れて ON すると、先に ON　した方の電源電圧が他方に印加され、電源が破損する可能性があるからです。

これを防ぐには、同じ型式の電源を用意し、下記のような並列運転用のアダプタを装着して、同時に ON にします。これは異なる電源を使うと、内部の回路構成の違いにより実際の電圧が出るまでの時間が異なるからで、同じ電源を使えばそう言う心配は必要ありません。
※必ずしも違う電源を組み合わせて使えない訳ではないですが、出来たら同じ電源で揃えた方が問題なく動作するでしょう。

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日本のコンセントは、AC100V で 1 口あたり 1500W までの容量ですから、ATX 電源は大容量でも 1200W くらいまでしか使えません。そこで 850W ×2 の ATX 電源並列運転を使えば、1700W までの出力を得ることができます。サーバーなどで、HDD を大量に設置する場合は、5V も 12V も不足気味になるので、こういったものが使われるのでしょう。

もし、エアコン用に AC200V が光れているのであれば、それを使って 2000W の電源を使うと言う手もありませすが、一寸扱い難いかもしれません。

最大2,000Wのフルモジュラー電源「CANNON PRO 2000」がFSPから
https://akiba-pc.watch.impress.co.jp/docs/news/news/1398185.html

air_supply · Answer

ANo.4 です。

私は。電源ユニットの並列運転ができないと言っている訳ではないのですけれど。過去にも並列運転を実装している方もいらっしゃいましたし、時に問題も起きていなかったように思います。

当然、大電流を必要とする PCI-Express 補助電源を他の電源で供給しているケースや、多くの HDD 等に電源を供給するシステムですから、SATA だろうが SCSI だろうが可能なのは明らかですし、壊れると言うこともないと思います。

ただ危惧しているのは、片方だけ電源が ON になっている状態です。ただそれだけです。ON/OFF の同期を取ることが大事だと思います。

これは、電源が入っていない側に流れ込んでしまう現象(敢えて逆流と言いましょうか？)が、どのようなトラブルを引き起こすのか判らないと言っているだけなのです。電源回路の仕組みによっては、重大なトラブルを引き起こす事態も考えれれるので、同時に二つの電源は ON/OFF した方が安全だと言っているだけなのです。

電源の同期が取れない場合の状態を再現して、何も起きなければ大丈夫ですが、何か起きた時は電源ですから、重大なトラブルになるかも知れません。

電源のお互いの電圧が維持されている状態では、合算して印加されます。USB ポート等で電流が足りない場合、他の USB ポートに補助電源供給用のコネクタを接続して、電流を補助させたりしますから大丈夫ですが、それが崩れた場合どうなるのでしょうか？

rera1016 · Answer

常識的に考えて、あなたの身の回りで複数の電源を入れて使う機器がないわけで、実際にそうするとおかしくなるからと推測することができるはずです。

複数から導入しても大丈夫なら、最初から増設電源が市販されないとおかしいです。

回答者は電気工学の専門家ではないです。
というより、そんな知識が無くても安全に使える方法があるわけで、あなたのようなマニアックな事はしません。

電気工学の大学にでも行って専門知識を身につけてください。

rera1016 · Answer

SCSIは駆動部分と通信部分が分離しているから成立するわけで、電源と通信が一体になっているPCI-Expressでは成立しません。

それでもできると思うならやってみたらどうですかね？
それでぶっ壊れたならいい勉強になるでしょう

air_supply · Answer

ANo.3です。

SCSI 機器の場合、内蔵機器でない限りは電源は個別に供給している訳ですから、インターフェース自体にに電源供給能力は不要でした。これは、今も変わりません。

"これら外付け機器は全て個別に電源を持ち、コンピュータの電源を入れる前に外付け機器の電源を先に投入、コンピュータの電源を切った後に周辺機器の電源を切る、等としておりました。"
→　これは正しい扱いだと思います。しかし、SATA 機器は SATA ケーブルと電源ケーブルを接続し、電源は内蔵電源から供給されます。それと、外部接続の SCSI 機器を同列に考えるのは難しいのではないでしょうか？
※内蔵 SCSI 機器は、内蔵電源から電源を供給しています。

"同じことは SATA 接続の機器ではできそうな気がします。問題は PCIe に繋がるカードはどうなんだろうか、と思います。特にこれらカードは、専用の電源ラインを持っていないものもありますから..."
→　PCI-Express スロットには、基本的に 75W の電源電圧がマザーボードから供給されています。これは、PCI-Express 補助電源を並列に接続されていますから、パソコン側の電源と直結されます。

インターフェースとしては、SACI はパラレルで SATA はシリアルですので、形態はまるで違いますが、パソコンにおいては SATA は SCSI と認識されているようですね(笑)。多分、同じパラレルでも IDE とに比較で、SATA は SCAI 扱いになっているのでしょう。

と言うわけで、電源は PCI-Express スロットは内部電源を共通なので、外部と連動しないと不具合が生じる可能性があります。従って、グラフィックボードの PCIe 補助電源用に、個別に外部から電源を供給するのは、リスクを伴う気がします。

おまけ：
SATA を外部に取り出す eSATA と言うインターフェースあります。SATA3 相当では 6Gbps の転送速度を持っています。しかし、電源がインターフェースに含まれていなことがネックで、電源が供給されている USB 3.0 が普及していますし、USB 3.1/3.2 Gen2 の 10Gbps の方が断然速いですから、今後も使われることはないでしょう。

シリアルATA
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%83%AA%E3%82%A2%E3%83%ABATA

rera1016 · Answer

3枚以上のビデオカードを入れても、3倍の性能アップは期待できません。

PCI-Expressバスのレーンが限られていて、2枚装着する場合でも16倍の転送スピードは確保できず、8倍ずつになります。

3枚になると、1枚が8倍、残り2枚は4倍になります。
気をつけなければいけないのは、ビデオチップによっては4倍転送に対応しないものがあり、Windows本体から認識されない場合があります。

ミドルタワー以上の筐体と大型のマザーが合っても、まともに使えるのは2枚までと思っていいです。

他の方も指摘していますが、電源ユニットを外付けにして追加する運用は危険です。
大容量のものに交換する方が無難です。

angkor_h · Answer

PC用の電源ユニットは、並列運転を前提とした設計ではありません。
並列運転非対応の電源を並列につなぐと、
小さな電圧差でも電流の逆流が起きて、燃焼発火の危険性があります。
電源ユニット自体を大きな容量に変えるほうが安全です。

なお、サーバー用途では、スロット実装方式などがあり、
電源も並列運転対応で複数使える、などがありますが、
マニア利用には高価すぎるでしょう。

1台のパソコンに複数台の電源ユニットを使いたい

質問者さんは、グラフィックボードを複数搭載して、GPU の演算部分を利用して AI に利用しようとしています。

ANo.4 です。

常識的に考えて、あなたの身の回りで複数の電源を入れて使う機器がないわけで、実際にそうするとおかしくなるからと推測することができるはずです。

SCSIは駆動部分と通信部分が分離しているから成立するわけで、電源と通信が一体になっているPCI-Expressでは成立しません。

ANo.3です。

3枚以上のビデオカードを入れても、3倍の性能アップは期待できません。

PC用の電源ユニットは、並列運転を前提とした設計ではありません。

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