Охлаждение процессоров

Известно, что большинство современных процессоров развивают значительную тепловую мощность. Например, Pentium II-300 потреблял при работе до 43 Вт, a Pentium 4 (ядро Willamette) 2 ГГц -- до 75 Вт! Очевидно, что практически вся электрическая мощность процессора преобразуется в тепловую энергию. Это тепло необходимо эффективно отводить, иначе температура компонентов процессора превысит допустимую границу и произойдет сбой в работе.

В качестве пассивного элемента охлаждения широко применяют радиаторы. Производители процессоров стараются рассчитать площадь поверхности радиаторов таким образом, чтобы обеспечивался некоторый запас по эффективности теплоотвода. Однако такой запас невелик и в случае разгона процессора не обеспечивает стабильной работы. Даже «фирменные» радиаторы ныне имеют гигантские размеры.

Если радиатор в одиночку не справляется с отводом тепла, на помощь приходят вентиляторы. Сочетание вентилятора и радиатора используют уже довольно давно, начиная с линейки процессоров Pentium. Однако в последних моделях процессоров размеры и мощность агрегатов охлаждения достигли чудовищных размеров. Р1звестны модели воздушных систем охлаждения процессоров с весом до 900 грамм!

Как правило, в Retail-поставке (у нас част называемой «коробочной») процессоры снабжены заводским комплектом устройств охлаждения, уже закрепленным на картридже. Такие стандартные устройства гарантированно обеспечивают стабильную работу процессора в любых режимах. Хотя известны и «проколы». Например, фирма Intel была вынуждена отозвать для замены первую партию мощных процессоров Pentium III ИЗО МГц из-за проблем с охлаждением при высокой нагрузке.

В системных платах (и корпусах) форм-фактора AT вентилятор охлаждения процессора напрямую подключается к разъемам блока питания. Поэтому управлять им невозможно. Современные устройства форм-фактора АТХ и его модификаций предусматривают подключение вентилятора охлаждения процессора к специальному разъему на системной плате. Шина питания и управления позволяет контролировать частоту вращения крыльчатки вентилятора и в совокупности с термодатчиками удерживать температуру микросхемы процессора в заданных пределах. Хотя здесь многое зависит от системы термомониторинга, установленной на системной плате. К сожалению, в дешевых изделиях термоконтроль заключается в установке в вырез процессорного разъема термодиода, который даже не касается корпуса процессора. В этом случае значения температуры, выдаваемые системой, очень далеки от реальности.

Термоинтерфейс

В OEM-поставке процессоры обычно продают без устройств охлаждения, которые требуется приобретать отдельно. Таким образом, встает проблема выбора комплекта охлаждения и способа его установки. Часто с целью экономии средств покупается первое попавшееся дешевое устройство, обычно китайского производства. Такой подход чреват серьезными неприятностями. Подобные конструкции заявляются как универсальные, якобы рассчитанные на широкий спектр моделей процессоров.

Даже беглый осмотр этих изделий приводит к стойкому убеждению, что их создатели вообще не знакомы с основами термодинамики. Да и качество исполнения таково, что плоскость радиатора, примыкающую к процессору, как минимум пару дней надо шлифовать, а вентилятор грохочет не хуже пропеллера взлетающего «Мессершмитта». Служат такие устройства очень недолго и практически не способны к нормальному охлаждению.

Если вы решили сэкономить на охлаждении, покупайте стандартный заводской комплект для данного процессора. За пару «лишних» долларов вы получите надежное устройство и будете спокойны за процессор. Заметим, что для процессоров AMD Athlon заводской комплект охлаждения найти достаточно сложно. Да и сами поставки этих процессоров в «боксовом» (с установленной системой охлаждения) варианте очень ограничены.

В некоторых случаях стоит подумать о приобретении качественного вентилятора профессионального класса. Во-первых, если появилась идея разогнать процессор, без вентилятора стоимостью не менее 10 долларов не обойтись. Во-вторых, если компьютер оснащен значительным числом компонентов, выделяющих тепло, то стандартный заводской вентилятор не всегда справляется с охлаждением.

Монтировать радиатор с вентилятором на корпус процессора следует только после обработки поверхности теплопроводной пастой. Отечественная паста КПТ-8 стоит копейки и, хотя не имеет выдающихся показателей, достаточно качественно обеспечивает нормальный теп-лоотвод. Заводские стандартные радиаторы, как правило, имеют прикрытую липкой лентой площадку, на которую заранее нанесена теплопроводная паста.

В профессиональных изделиях в качестве пасты применяют специально подобранные составы, удельная теплопроводность которых на порядок выше, чем у КПТ-8. К таковым относятся термопасты фирм Bergquist (HF225UT), Chromerics (T725), Honeywell (PCM45), ShinEtsu (PCS-TC011T-13), Termagon (T~pcm905C) и некоторые другие. Их желательно использовать для критичных по надежности систем.

Последствии перегрева

Попробуем оценить последствия перегрева для различных процессоров. В общем случае можно утверждать, что незначительный перегрев выражается в неспровоцированных зависаниях и «слетах» операционной системы и программ «тяжелого» класса: ЗЛ-графики, игр, обработки изображений или видео. Если встречаются проблемы такого рода, иногда достаточно тщательно сдуть пыль с радиатора и крыльчатки вентилятора, а также других компонентов. Но чаще решение состоит в замене выработавшего ресурс или некачественного вентилятора. Систематические сбои компьютера спустя определенное время после запуска говорят о том, что тепловой режим серьезно нарушен. Обычно это связано с выходом из строя вентилятора (охлаждения процессора или блока питания). Однако такие проблемы могут быть последствием установки новых энергоемких компонентов. В этом случае поставьте на процессор более мощную систему охлаждения или поменяйте размещение компонентов в корпусе.

Не для всех моделей процессоров перегрев проходит безболезненно. Особенно чувствительны к превышению предельной температуры процессоры Athlon и Duron фирмы AMD. Известны и подробно описаны случаи полного выхода из строя этих процессоров при отказе вентилятора. Процессоры Intel относятся к категории более стойких изделий. По крайней мере, автор ни разу не слышал о сгоревшем по причине отказа вентилятора процессоре Intel

Такая разница в поведении современных продуктов Intel и AMD объясняется разным подходом к контролю за термическим режимом процессора. Фирма AMD до последнего времени считала, что охлаждение и контроль за температурой -- задача системная и потому этим должны заниматься производители материнских плат. Однако «материнский» датчик обычно крепится к радиатору системы охлаждения, а часто находится в вырезе разъема Socket и меряет, по сути, температуру материнской платы в данной точке. Сочетание процессоров Athlon XP с современными материнскими платами более надежно в смысле термоконтроля, поскольку в процессор встроен терморезистор, выдающий сведения о текущей температуре.

Фирма Intel переложила задачу контроля за температурой процессора на внутренние схемы. Особенно удачно эта проблема решена в процессорах Pentium 4, где схема Thermal Monitor обеспечивает не только контроль температуры, но и снижение рабочей частоты при перегреве. Тестирование процессора Pentium 4 со снятой (!) системой охлаждения показало, что процессор сохраняет работоспособность, лишь замедляя работу. Модель Pentium III ведет себя более «грубо», но вполне предсказуемо: в случае перегрева процессор «зависает», отключая питание ядра.

Воздушные системы охлаждения

Воздушные системы охлаждения основаны на передаче тепловой энергии от процессора к радиатору, имеющему гораздо большую площадь поверхности, чем кристалл, через которую и отводится излишек тепла. Процессоры малой мощности (например, VIA C3 или мобильные варианты Pentium III) обходятся только радиатором. Однако в большинстве настольных систем используют систему охлаждения, в которой поверхность радиатора обдувается воздушным потоком, создаваемым вентилятором. При тепловыделении мощностью до 30 Вт достаточно применить обычный вентилятор 50x10, обдувающий алюминиевый радиатор. Значительное превышение значения 30 Вт рассеиваемой мощности вызывает необходимость увеличивать площадь радиатора и производительность вентилятора. В сложных случаях (при тепловыделении процессора более 50 Вт) приходится оптимизировать форму ребер радиатора, применять материалы с хорошей теплопроводностью (медь), наращивать производительность вентилятора за счет увеличения диаметра крыльчатки и числа оборотов, а иногда устанавливать два вентилятора.

Главным «двигателем прогресса» в области построения систем охлаждения явилась фирма AMD, чьи старшие модели Athlon (с рабочими частотами более 950 МГц) выделяют более 50 Вт. Поэтому самые «изысканные» системы охлаждения разработаны именно под интерфейс Socket А (Socket 462). Правда, изделия компании Intel серии Pentium 4 не слишком отстают от Athlon. Например, Pentium 4 с ядром Willamette и частотой 2 ГГц имеет тепловую мощность 75 Вт.

Задание: 2. Составить план конспекта.

Краткий конспект по плану.

Контрольные вопросы.

Типы системных блоков

Очевидно, что чем больше размер корпуса, тем легче обеспечить охлаждение. Для настольных систем лучше всего приспособлены корпуса типа «башня»: Midi Tower, Big Tower и Mini Tower (в порядке предпочтения). Тонкие (Slim) и обычные (Desktop) корпуса с горизонтальным расположением системной платы обычно используют в простых офисных системах.

Desk Top

Настольные системные блоки, изначально были громоздкие, на сегодняшний день длина--35 см. Сверху корпуса обычно устанавливается монитор, занимает слишком много места.

Практически все самые первые компьютеры имели корпус типа Desktop - это было удобно с той точки зрения, что обслуживание на то время сводилось лишь к протиранию тряпочкой монитора, а уж вовнутрь компьютера никто не лазил по причине того, что там нечего было делать. Все работы по извлечению или установке какой-нибудь платы производились профессионаломи. Сейчас ситуация изменилась в лучшую сторону, но появилась новая проблема.

Дело в том, что положение середины экрана монитора для пользователя (теоретически, с точки зрения эргономики) должно быть чуть ниже линии его глаз - то есть пользователь должен смотреть на монитор чуть сверху, иначе глаза устают. Раньше об этом не задумывались, да и мониторы были размером не больше 14" по диагонали, и это еще было приемлемо, к тому же установка монитора на корпус компьютера обеспечивала экономию места на столе. Однако с появлением 17" мониторов настольный вариант уже стал не подходить. А так как комплектующие в последнее время «апгрейдятся» с огромной скоростью, одной из причин отказа от «десктопов» стало неудобство обслуживания - монитор приходится все время снимать и искать место, куда его ставить.

Как разновидность настольного варианта сейчас существуют так называемые "Слим" (Slim) корпуса - максимально плоские, насколько это возможно. Для таких корпусов существуют свои материнские платы, блоки питания и схемы разноса слотов под платы периферии. "Слимы" достаточно широко применяются в офисах и рабочих местах, где обслуживание внутрикомпьютерного пространства сведено к минимуму, а само рабочее место должно быть максимально разгружено от всего лишнего В результате - перед пользователем остается только монитор и клавиатура, а корпус засовывается в самый дальний угол.

Существует разновидность корпусов Desk Top размером с книгу Book Size. Они выпускались с минимониторами и клавиатурами.

Tower

На данное время, самым распространенным форматом корпуса является так называемый Middle Tower. Существуют Big Tower, и Mini-Tower, и даже Micro-Tower. Различаются они размерами. Эти корпуса были разработаны для увеличения рабочего пространства. В них Moiyi устанавливаться материнские платы для Desk Top

Страницы: 1, 2, 3