044 223-51-64
Пн-Пт 10:00-18:00
контакты, схема проезда... SiteHeart

Охлаждение процессоров

 

До появления высокочастотных процессоров 486 в персональных компьютерах на системной плате никаких радиаторов и вентиляторов не использовалось. Первые процессоры, которым потребовался радиатор для охлаждения, — это 486DX2-50. К корпусу этого процессора алюминиевый радиатор приклеивался и принудительного охлаждения не требовал. Более высокочастотные процессоры уже требовали принудительного охлаждения с помощью вентилятора, установленного на радиаторе. Некоторый ренессанс с охлаждением наступил, и то не усилиями корпораций Intel и AMD, когда компания VIA выпустила свой гигагерцевый процессор VIA СЗ на ядре Ezra-T, который не требовал для своего охлаждения вентилятора. Некоторое количество компьютеров с таким процессором даже продавалось в России. Но, увы, следующая модификация процессора VIA СЗ уже снова требует активного охлаждения. Правда, ни один из этих процессоров не может соперничать по производительности с продукцией корпораций Intel и AMD. Во всяком случае, основная тенденция процессоростроения заключается в том, что по мере смены поколений процессоров и повышения их тактовой частоты требования к охлаждению обязательно повышаются. Например, если процессоры 486 могли какое-то время работать даже без радиатора, например, можно было включить компьютер и пальцем проверить, работает (нагревается) ли процессор, то для процессоров класса Pentium обязательна установка радиатора с принудительным охлаждением. Причем, чем выше тактовая частота, тем серьезнее требования к качеству охлаждения. Сейчас процессор с тактовой частотой выше 1000 МГц немедленно выходит из строя, если на его корпусе очень прочно, с использованием теплопроводящей смазки, не укреплен массивный радиатор.

Процессоры Pentium 4, Athlon и Duron категорически запрещается включать без установленного и надежно закрепленного радиатора.

Для процессоров Pentium 4 и Athlon обязателен массивный радиатор с высокопроизводительным вентилятором для принудительного охлаждения. В продаже уже появились изготовленные из меди радиаторы весом чуть ли не в килограмм. Основной смысл таких нововведений в том, что тепловая инерция систем кристалл-корпус — ничтожна, т. к. ныне корпус процессора предназначен только для крепления кристалла и выводов, и его роль в отводе тепла весьма мала. Соответственно, в такой конструкции необходимо крепление радиатора непосредственно к кристаллу процессора, как у Pentium III и Athlon, или к тонкостенной крышке, защищающей кристалл от сколов, как в Pentium 4 и Opteron Для улучшения теплоотдачи между процессором и радиатором обязателен тонкий слой (около 0,1 мм) теплопроводящей смазки или специального компаунда (не более 1 мм). В таблице приведены свойства термопаст российского производства. Обратите внимание, что все термопасты обладают высокими электроизоляционными свойствами, т. к. изготовляются на основе порошка оксида цинка (паста КПТ-8) или нитрида алюминия (серия паст АлСил). В качестве вязкого связующего материала применяется силикон. Основной недостаток подобных паст в том, что при большой механической нагрузке и резких перепадах температуры они выдавливаются из зазора между радиатором и кристаллом процессора.

Таблица. Свойства термопаст

Марка пасты
КПТ -8
АлСил -3
АлСил -5
Теплопроводность , Вт / мК
0,7-0,8
1,8-2
1,4-1,6
Удельное объемное электросопротивление , Омхсм
10
10
10

Корпорация AMD не рекомендует использовать термопасту, которая при длительной работе может быть вытеснена из зазора между радиатором и кристаллом процессора. Вместо традиционных термопаст на фирменных радиаторах приклеен кусочек термоматериала — компаунда со свойствами самоотвердевания. Для защиты от пыли и механических повреждений термоматериал закрыт пластмассовой пленкой, которая должна быть обязательно удалена при установке радиатора. В таблице представлены сведения о термоматериалах, рекомендованных корпорацией AMD:

Таблица. Сведения о термоматериалах, рекомендованных корпорацией AMD

Поставщик
Название или код
Тип материала
Bergquist
HF 225 UT
Самоотвердевающий
Chromerics
T 725
Самоотвердевающий
Honeywell
PCM 45
Самоотвердевающий
Power Devices
Powerfilm
Самоотвердевающий
ShinEtsu
PCS - TC 011 T -13
Самоотвердевающий
Termagon
T - pcm 905 C
Самоотвердевающий

Учитывая сложности крепления громоздкой системы охлаждения, на системных платах для процессора Pentium 4 имеются пластмассовая направляющая и крепежные отверстия. На корпус процессора AMD для правильной установки радиатора приклеены резиновые шайбы. В процессорах Pentium для защиты от перегрева на кристалле находится электронная схема, которая выключает процессор, если температура кристалла становится выше нормы. В процессорах производства корпорации AMD для этой же цели используется термодиод, созданный на кристалле, а внешняя схема управления размещена на системной плате. Так как охлаждение процессора сегодня стало очень болезненной проблемой, то для принудительного охлаждения на радиатор часто устанавливают два вентилятора. Также используют специальные схемы для контроля за их вращением. Дополнительно BIOS и операционную систему снабжают под программами для мониторинга температуры процессора. Данные о потребляемой процессорами мощности (а она, в основном, идет на нагрев окружающей среды) по процессорам Intel Pentium 4 приведены в таблице.

Таблица. Рассеиваемая мощность и температура кристалла процессоров Pentium 4 в зависимости от частоты и напряжения питания

Частота , ГГц
Расчетная мощность
Мин . температура Tease, ° C
Макс , температура Tease, ° C
Напряжение VID, В
2
52,4
5
68
1,500
2,20
55,1
5
69
1,500
2,26
56,0
5
70
1,500
2,40
57,8
5
70
1,500
2,50
59,3
5
71
1,500
2,53
59,3
5
71
1,500
2
54,3
5
69
1,525
2,20
57,1
5
70
1,525
2,26
58,0
5
70
1,525
2,40
59,8
5
71
1,525
2,50
61,0
5
72
1,525
2,53
61,5
5
72
1,525
2,60
62,6
5
72
1,525
2,66
66,1
5
74
1,525
2,80
68,4
5
75
1,525

Кулер процессора

При покупке нового процессора следует приобретать с ним в комплекте фирменный радиатор (так называемая боксовая поставка). В этом случае, если процессор используется в штатном режиме, геометрия радиатора и производительность вентилятора обеспечат надежную и продолжительную работу компьютера. В разъемах питания вентиляторов корпорации Intel третий контакт — это сигнал тахометра. Он используется BIOS материнской платы только для контроля скорости вращения лопастей. Некоторые материнские платы умеют изменять частоту вращения вентилятора. На некоторых фирменных системах охлаждения Intel устанавливается термодатчик, который в зависимости от температуры процессора и охлаждающего воздуха может менять частоту вращения вентилятора. То, что производительность вентилятора ставится в зависимость от температуры процессора, не означает плавного изменения скорости вращения лопастей вслед за изменением температуры. Фактически, до определенной температуры производительность вентилятора минимальна, потом в течение небольшого температурного промежутка она быстро поднимается до максимума. Данный факт следует учитывать, когда очень сильно мешает шум охлаждающего воздуха. То есть, вполне возможно, что выгоднее установить вентилятор, работающий с постоянной скоростью, нежели использовать штатную электрическую схему охлаждения.

Таблица. Электрические параметры вентилятора для процессора Pentium 4

Описание
Мин .
Тип .
Макс .
Напряжение питания , В
10,2
12
13,8
Ток потребления , мА
   
740

Производительность процессоров

Прелести к борьбе компьютерных титанов добавляет проблема — чей процессор лучше. Кстати, задача весьма нетривиальная, т. к. корпорация AMD традиционно использует несколько иную архитектуру процессоров, особенно блоков математического сопроцессора, поэтому в компьютерном мире регулярно возникают споры — как сравнивать производительность процессоров Intel и AMD . Использование в качестве параметра для сравнения тактовой частоты дает слишком большую ошибку, да и для современных процессоров, которые за один такт могут сделать очень много различных операций, не определяет верной картины. Кстати, именно этот факт эксплуатирует корпорация AMD , когда применяет для маркировки своих процессоров условную, рассчитанную по "хитрым" правилам, величину PR ( Pentium Rating ), а не реальную частоту. С одной стороны, это как-то отражает реальную ситуацию, но с другой, вызывает ошибки со стороны неискушенных пользователей, которые покупают "мегагерцы и гигагерцы". Для расчета производительности процессора корпорация AMD предлагает использовать следующую формулу:

Производительность процессора (равна) Количество исполняемых за такт инструкций (умножено на) Тактовая частота

Любителям посчитать следует учитывать, что производительность компьютера зависит не только от "железа", но и от умения программиста использовать его особенности в программе, которая будет работать на том или ином "железе". Одна и та же программа, написанная разными программистами, покажет существенно разные показатели по производительности. Кроме того, конкретные задачи, которые выполняются на компьютере, поразному загружают процессор, кэш, системную шину, память и периферию. Соответственно, бешеные показатели производительности в мультимедийных приложениях — не гарантия того, что они сохранятся такими при работе, например, с CAD -программами.