Максимална стойност на разсейване на топлината на процесора. Вертикален охладител с топлинни тръби. Избор на материали за основата на радиатора и охладителя

Доста често в техническите периодични издания се споменават такива характеристики на процесорите като TDP, температура на чипа, максимално разсейване на мощността и т.н.. Въпреки това широката общественост не е достатъчно информирана какво означава всеки термин и как да го тълкува, понякога в рецензиите няма напълно правилни интерпретации на тези или други резултати и, съответно, погрешни заключения. Статията обсъжда проблемите с разсейването на топлината, използвайки примера на процесорите на Intel, както и някои характеристики на процесорите от следващо поколение.

Както знаете, всяка същност има две крайности. По отношение на микропроцесорите това са производителност и консумация на енергия, като първият параметър ни е по-известен, тъй като получава най-голямо внимание в пресата, а средният потребител на компютър е много по-малко наясно с втория. Това знание се разделя на две части – емпирична и теоретична, като последната най-често се свежда до запознаване с мистериозното съкращение TDP (Thermal Design Point или Thermal Design Power) и съответната мерна единица – ват. Терминът TDP няма установен еквивалент на руски език, той може да се преведе като „топлинна проектна мощност“ на процесора. Концепцията за TDP най-често се използва за характеризиране на топлинната производителност на микропроцесора (неговата „горещина“: колкото по-ниска, толкова по-добре), и при равни други условия се предпочита процесор с нисък TDP. В допълнение, този индикатор служи и за друга цел - да сплаши потребителя. Казват, че този процесор разсейва „много вата“, така че използването му в домашна или офис среда е невъзможно.

Както ще се види по-късно, всичко се определя не от величината на тази сила, а от това колко ефективно можем да я разсеем. Потребителят на компютъра получава емпирична оценка "на слух" - компютърът е шумен (което най-често се свързва със системата за охлаждане на процесора) или визуално - чрез BIOS или с помощта на софтуер, доставен от производителя на дънната платка. За съжаление, рецензентите обикновено не обръщат необходимото внимание на тези характеристики, а именно не само споменаването на температурните стойности на определени места на дъската, но и правилното им тълкуване. Например, ако потребител на компютър наблюдава температура на процесора от 100 °C в показанията на помощната програма, няма нужда да се отчайвате - всъщност тя е много по-ниска. При такава висока температура процесорът просто не би могъл да функционира, тъй като в случай на прегряване, каквато е тази стойност, процесорът просто ще спре. Това означава, че такава температура не може да бъде постигната дори теоретично.

Всъщност основната цел на предложения материал е да обясни какво се крие под споменатите характеристики и как те трябва да бъдат правилно разбрани и използвани. Всички допълнителни дискусии се отнасят изключително за микропроцесори на Intel.

Въведение във физиката на процесите

На първо място, нека си припомним някои принципи на захранване на микропроцесорите и основите на термодинамиката, за да дадем представа за обхвата на проблемите, решени от производителя.

Микропроцесорът Intel се захранва с енергия от източник VRD (Voltage Regulator Down), известен на мнозина като преобразувател на напрежение. Той преобразува напрежението от 12 V в напрежението, необходимо за захранване на процесора - около 1,5 V или по-малко (Vcc - Voltage CPU Core, захранващо напрежение на процесорното ядро). В този случай захранващото напрежение на 12 V шината с ток от 16 A (192 W), както е посочено на захранването, се преобразува в захранващо напрежение от 1,5 V, но с ток от 100 A (тези цифри се предоставят единствено за опростяване на математическите изчисления). В такава ситуация, разбира се, се губи част от мощността (в нашия случай, например, 42 W), тъй като преобразувателят има ефективност под 100%. Общият ток от 100 A се подава към процесора през няколкостотин крака - в техническата документация ще се изненадате да откриете, че повечето от контактите на гнездото LGA775 се използват за захранване на процесора и заземяване.

Стойността на тази част от мощността е доста висока. 3 GHz ядрен процесор разсейва по-малко от 3,4 GHz CPU, но и двата попадат под 95 W TDP! Ще говорим за самия параметър TDP малко по-долу, основното засега е да разберем, че максималната мощност, разсейвана от процесора, не е същата като параметъра TDP.

Мощността, напускаща процесора, се превръща в топлина, която трябва да се премести другаде, за да изравни топлинния баланс. Ако не беше осигурена възможността за отстраняване на тази топлина от процесора, температурата на процесора щеше да се повиши рязко и той щеше да се повреди. Следователно топлината, генерирана от процесора (неговия кристал), трябва да бъде отнета от чипа и изразходвана за абсолютно безполезно нещо - загряване на въздуха в стаята. За тази цел е изобретен Fan Heatsink Solution или система за активно охлаждане. Модерният дизайн е показан на фигурата (вентилаторът не е показан там). Топлината, генерирана от кристала на процесора (тъмнозелен на фигурата), се отвежда от него в следния ред: първо преминава през топлопроводимия материал на чипа, след това удря металната разпределителна капачка (основната цел на която не е механична защита на кристала, както мнозина смятат, но равномерно разпределение на топлината, разсейвана от кристала на микропроцесора). След това се премества към така наречения топлопроводим материал, който се нанася върху основата на радиатора и има различни кристални фази в зависимост от температурата (така че никога не се опитвайте да премахнете радиатора от процесора, без първо да включите компютъра за 10-15 минути, в противен случай можете просто да изтръгнете процесора от гнездото, особено когато използвате Socket 478). След това топлината навлиза в радиатора и с помощта на вентилатор се освобождава извън конструкцията.

Нека ви напомним още веднъж, че основната задача на този дизайн е да отвежда топлината от микропроцесора и да я разсейва в околното пространство. По този път ни очакват известни трудности, като основната е свързана с осигуряването на топлинна ефективност на устройството. Това е „слоеста торта“, всеки слой от която може или да помогне, или да навреди. Всеки материал има своя собствена характеристика на термично съпротивление или, в терминологията на Intel, термична ефективност (в документацията на процесора, параметърът Ψ). Това означава, че ще стане по-топло и топлината може да се върне към матрицата на процесора. Термичното съпротивление се измерва в °C/W (колкото по-ниско, толкова по-добре) и показва, че когато 1 W топлинна мощност премине през материал, температурата на материала ще се повиши с това количество. Например, когато един ват топлинна мощност премине през радиаторен материал с параметър Ψ = 0,3 °C/W, температурата му ще се повиши с 0,3 °C, при 100 W топлинна мощност отоплението ще бъде вече 30 °C. Като добавим към тази стойност околна температура от 40 °C, получаваме цели 70 °C без много усилия! Това означава, че рано или късно процесорът също ще загрее, което е точно това, което искаме да избегнем или поне да минимизираме.

Авторът се опита да оцени качеството на обичайните термични пасти вътрешен пазар, - не издържа на критика. Във всички случаи тяхното използване доведе до факта, че скоростта на въртене на вентилатора на радиатора на процесора беше с 200-300 оборота по-висока, отколкото при топлопроводимия материал от Intel. Причината за това е високата стойност на термично съпротивление. Разбира се, Intel не произвежда самостоятелно такъв материал за своите „опаковани“ продукти, но при избора на доставчик се извършва задълбочен анализ на съотношението цена/производителност. Материали с най добри характеристикиса скъпи, същият модел е типичен за радиаторите. Можете да го направите изцяло меден и с огромна разсейваща повърхност, но ще се окаже тежък, обемист и скъп. Можете да използвате допълнителен вентилатор, въздушният поток от който ще „издуха“ топлината от повърхността на радиатора - евтин, но шумен. Има и други екзотични методи - например водно охлаждане, криогенни инсталации. Те са по-ефективни, но е малко вероятно да влязат в масово производство поради високата им цена и ниската им надеждност.

Следователно Intel използва число технически решения, което в крайна сметка дава оптимален баланс. Търсене оптимално решениеза охлаждането винаги има компромис между цена, ефективност и надеждност. Общата скорост на топлинно разсейване на топлината е сумата от термичните съпротивления на всеки от елементите на нашия „пай“, които се срещат по пътя на топлинната мощност. И всеки елемент може значително да повлияе на крайната интегрална характеристика на топлинната ефективност на радиатора.

Повече за TDP

TDP е стойност, използвана за изчисляване на топлинната ефективност на охладителната система. Широко разпространеното убеждение, че TDP определя максималното разсейване на мощността на процесора на Intel, е напълно неправилно.

Как се използва TDP? Входните данни за изчисляване на топлинната ефективност на охладителната система (и в крайна сметка разработване на нейния дизайн) са стойността на TDP и максималната работна температура на корпуса Crystal T max. Измерва се в точката T case (виж фигурата) - геометричният център на повърхността на капака на топлоразпределителя (забележка: T case не е температурата на кристала, както погрешно се смята). Като пример, разгледайте стойността на TDP от 95 W, която се използва за изчисляване на охладителните системи на приблизително 90% от настолните процесори на Intel днес. Tcasemax за тях е приблизително 70 °C (точната стойност може да бъде намерена в базата данни SSpec на support.intel.com, като използвате SL кода, който се намира на етикета на чипа и върху картонената опаковка на процесора). Формулата за изчисляване на топлинната ефективност (термично съпротивление) ще изглежда така:

T case max = T ambient + TDP × Ψ,

където T ambient е „околната“ температура,

Ψ = (T кутия макс. - T на околната среда)/TDP = (70 - 38)/95 = 0,34 C/W.

В крайна сметка трябва да проектираме охладителната система с тази топлинна ефективност. И тук започва борбата между „доброто“ (топлинна ефективност) и „злото“ (ефективност).

Нека си представим, че сме разработили такава система, сега трябва да я тестваме. За да направите това, ще трябва да повредите повърхността на капака на топлоразпределителя. В него се прави жлеб, в който се поставя една термодвойка. Другата е разположена на повърхността на двигателя на вентилатора (на фиг. T околна среда). С първата термодвойка измерваме температурата на кристала, а с втората - на околната среда. Започваме постепенно да зареждаме процесора и да видим как работи нашата охладителна система. Когато се достигне прагът от 95 W, температурата в точката на измерване не трябва да надвишава 70 °C. Само няколко модела от 90%, които се вписват „под чадъра“ от 95 W, могат да разсеят посочената мощност, останалите никога няма да достигнат тази стойност. Например в линията на процесорите Intel Pentium 6×1 всички модели разсейват до 86 W, т.е. хипотетично може да се предположи, че само като се започне от честота на ядрото 3,8-4 GHz, тази бариера ще бъде преодоляна.

Така че, ако по време на нашите измервания температурата в тази точка надвиши T case max = 70 °C, тук нещо не е наред. Например нанесехме евтина термопаста върху основата на радиатора. Възниква въпросът колко максимум може да разсее един процесор на Intel при TDP от 95 W. По принцип топ моделът на семейството е способен да се разпръсне малко повече, но това е постижимо само при стартиране специална полезност Intel (не е достъпен за широката публика), чиято задача е да накара всички транзистори на процесора да работят. Този резултат е почти невъзможно да се постигне с комерсиален софтуер.

Сега нека да преминем към въпроса дали е възможно да се използват показания на сензори от BIOS или специализиран софтуер за оценка на ефективността на охладителната система. За да направите това, трябва да разберете каква температура вижда потребителят BIOS настройкиили софтуер на дънната платка. Факт е, че на самия кристал има два термични сензора. Временно ще забравим за едно нещо, сензора за управление на TCC. Вторият (на фиг. T диод) е термичен диод, в който анодът и катодът са свързани към две контактни подложкипроцесор в корпус LGA4 (за сокет LGA775). Има няколко модела за използване на този сензор. Например, на платката има така наречения токов компаратор и ADC верига, която преобразува разликата в токовете на еталонния и специфичния сензор в число и отчита тази стойност на потребителя чрез BIOS или специализиран софтуер от платката производител, като преди това е преобразувал тази стойност в температура според съществуващ шаблон, което може да е грешно. Тоест, когато отчитаме числото 12, което трябва да съответства на температура от 40 °C, ние го превеждаме в 47 °C или, още по-лошо, четем от сензора вместо 12 числото 16, което съответства на 70 ° ° С.

Така виждаме така наречената кристална температура... която вече е измерена веднъж, но на друго място и по друг начин. Тук се крият най-много проблеми, ето някои от тях. Първо, сензорът показва температурата на определено място на кристала и ако тя е 100 ° C в тази точка, това не означава, че целият кристал има същата температура. Стойността му, показана на екрана на монитора, до голяма степен определя използвания приложен софтуер. А именно: при 90% натоварване на процесора, докато играете DOOM, той ще бъде 70 ° C, а при същото 90% натоварване във Photoshop - 55 ° C. Тези. температурата в този момент зависи от това кои близки процесорни модули се използват най-много.

Второ, веригата за преобразуване на платката може да не е калибрирана (най-често корекцията на калибрирането се извършва чрез BIOS) или просто да се провали, а специализираният софтуер на дънната платка може да бъде погрешно програмиран с неправилен модел на стойност. Поради тези причини Intel категорично не препоръчва използването на тези стойности на сензора (в BIOS или софтуера на платката) за извършване на термична проверка на сглобени компютри. Като пример проучихме производителността и топлинните характеристики на процесора Intel Pentium Екстремно издание 955 пер дънна платка Intel D975XBX. След извършване на голям брой температурни измервания с този (непрепоръчителен) сензор и получаване на големи стойности, рецензентът заключи, че максималната разсейвана мощност на този процесор е 200 W, а не 130, както твърди Intel.

Служители на един от популярните англоезични уеб ресурси се сблъскаха с подобна ситуация. Когато видяха, че сензорът показва необичайни температурни стойности от 100 °C или повече, те се свързаха с Intel и след неуспешен опит да решат проблема чрез актуализиране на BIOS (най-често това елиминира необичайните показания), те трябваше да сменете платката. В допълнение, овърклок опит на този процесор(с отключен коефициент на умножение) показва, че с стандартна системаохлаждането Pentium Extreme Edition 955 може да бъде овърклокнато до 4,2 GHz без модулиране на честотата на ядрото (повече за това по-късно). И си струва да припомним още веднъж, че 130 W е дизайнерската характеристика на охладителната система, а не на процесора. С други думи, това потвърди препоръката на производителя да не се използват тези стойности за оценка на ефективността на охладителните системи.

Възниква въпросът: защо такъв сензор, къде може да се използва? Основната му цел днес е да контролира скоростта на въртене на вентилатора на охладителната система за LGA775. Същата схема чете показанията на този сензор и с помощта на четвъртия проводник на охлаждащия вентилатор (свързан към дънната платка), използвайки PWM модулация, контролира скоростта на вентилатора. Тази схема се различава значително от тази, използвана в охладителната система Socket 478, където вентилаторът се управлява от температурен сензор, разположен над двигателя, под капака на вентилатора, обозначен с Intel. При този дизайн беше необходимо да се вземе предвид инерцията на охладителната система и следователно вентилаторът работеше на скорости, много по-високи от необходимите, което означава, че шумът е по-висок. Температурата на процесора може да се повиши рязко (диодна точка T), но ще го усетим едва след дълго време - температурният сензор, който е проектиран да реагира незабавно на всички промени, се намира в точката T на околната среда. Така че трябваше да въртим вентилатора със скорост 2000, а не 1500 оборота в минута.

При LGA775 системата за контрол на температурата на кристалния диод T реагира мигновено на повишаване на температурата и увеличава скоростта на въртене. Както в предишния случай, производителят на платката може да направи грешка при програмирането на системата за управление и да овърклокне вентилатора, когато не е необходимо. Този проблемс некалибрирани сензори или грешно програмиране ще бъдат елиминирани в следващото поколение чипсети от фамилията Broadwater (i965), където веригата за отчитане на температурата и контрол на скоростта на вентилатора е част от системна логика. В допълнение, сензорът(ите) на процесора Conroe ще стане цифров (цифровата сензорна схема вече работи). Intel Core Duo и се нарича DTS).

Като междинен резултат отбелязваме следното. TDP на процесора се използва като отправна точка при изчисляване на топлинната ефективност на охладителната система за този процесор. Използването на температурен датчик (T диод) за веригата за управление на скоростта на вентилатора днес е един от най-прогресивните механизми за намаляване на нивото на шума на компютъра, поне по отношение на системата за охлаждане на процесора. Въпреки това показанията от този сензор не трябва да се използват като точна оценка на топлинната ефективност на системата за охлаждане на процесора или топлинната производителност на системата.

Поведение на процесора при прегряване

Нека разгледаме отделно как се държи процесорът на Intel, когато охладителната система не може да се справи с отстраняването на топлината. Това се управлява от втория сензор на процесора, който е напълно автономен и няма достъп до него (на фигурата е T prochot). Всички прагови стойности за него са „зашити“ във фабриката на етапа на производство. Има два от тях - T prochot и T termaltrip. Когато сензорът достигне първата стойност, започва модулация на честотата на ядрото на процесора. Има две схеми - ТМ2 и ТМ1. Често зависи от производителя на платката да реши коя да използва, но Intel препоръчва използването на TM2, когато е възможно. В този случай множителят на процесора се променя на 12 (2,4 GHz за нови проби) или 14 (2,8 GHz за стари), след което захранващото напрежение на ядрото се намалява. Когато температурата се нормализира, процесорът се връща към номиналната работна точка в обратен ред. При промяна на захранващото напрежение процесорът е наличен и работи, а при промяна на множителя става недостъпен за 5 или 10 μs (в зависимост от модела).

Според схемата TM1 честотата на ядрото е модулирана - от 3 ms, ядрото е неактивно 1,5 ms и работи 1,5 ms. Тя има повече софтуерна функцияконтрол на работния цикъл. Тази схема се използва от комунални услуги, които намаляват шума на охладителната система. Ясно е, че трябва да платите за това по отношение на производителността; чудеса не се случват. Целта и на двете схеми е проста: ако процесорът прегрее, той трябва да се забави, оставяйки го да се охлади, което е по-добре, отколкото веднага да спрете работата - можете поне да запазите файловете. Веднага след като процесорът се охлади и сензорът го „почувства“, веригата TCC (Thermal Control Circuitry) се изключва. Разбира се, добавен е малък хистерезис, за да се избегне постоянното превключване на режимите.

За TM2 и TM1 включването им се проявява под формата на забавяне на системата. Ако това не коригира ситуацията, сензорът веднага включва веригата THERMTRIP, всички вътрешни телаПроцесорът спира и се генерира сигнал, който заповядва на преобразувателя на напрежение (VRD) да спре захранването на процесора. Приблизителната температура, при която възниква тази ситуация, е 90 °C. Съвсем наскоро стана възможно веригите TM1/TM2 да се включат, когато VRD прегрява: процесорът се забавя и започва да консумира по-малко, а VRD може да си „почине“. На Pentium D, вместо сигналната линия PROCHOT#, FORCEPR# се използва за активиране на забавяне на процесора, когато преобразувателят на напрежение прегрява.

Наличието на отделен сензор за веригата за контрол на прегряването генерира нова групапроблеми. Виждаме на процесора температурата T диод = 100 °C, но на сензора T prochot ще достигне само 70 °C, т.е. според показанията на първия сензор процесорът трябваше да е спрял отдавна, но той функционира. Отново всичко се определя от софтуерния профил, който може да повлияе на показанията на тези сензори по различни начини. Най-неприятното в тази схема за защита е, че тя е деактивирана по подразбиране и зависи от BIOS на дънната платка да я активира. (забравянето на дизайнера на BIOS или неговата грешка може да струва скъпо на собственика на компютъра). IN най-новите процесориСъщите сензори Conroe се използват както за веригата за контрол на скоростта на вентилатора, така и за контрол на процесора при прегряване. Това трябва да елиминира проблема с непоследователните показания на сензора. Тази схема е реализирана в Intel Core Duo (Yonah) - вече споменатия DTS. Обобщението е просто: разработчиците на процесори правят всичко, за да гарантират, че дори и да прегрее, остава възможно да продължите да работите. Дори в случай на катастрофално прегряване, не е нужно да се притеснявате - самият процесор и правилно проектираната дънна платка с правилния BIOS няма да позволят да изгорят.

Следващото е по-добро

В заключение, нека разгледаме един от най-важните въпроси: какво прави Intel, за да намали разсейването на мощността? Има два основни начина. Първият е да деактивирате на ниво микроархитектура тези процесорни единици, които не се използват в момента. Тази схема се използва най-активно в мобилните микропроцесори. Вторият начин е да се направят промени на ниво полупроводникови материали. Една от основните цели при въвеждането на 65 nm технологичен процес беше да се намалят токовете на утечка и това беше постигнато - стойностите им намаляха стотици пъти. В резултат на това, например, получихме двуядрени микропроцесори от 900-те стъпкови модели C-1, „монтирани“ в термичен пакет от 95 W при честоти до 3,4 GHz включително.

Естествено, историята би била непълна без опит за поглед в близкото бъдеще. През третото тримесечие на тази година се очаква настолен процесор с кодово име Conroe, който към момента на пускане ще бъде квинтесенцията на иновациите на Intel в областта на енергийно ефективната производителност. Очаквайте 40% подобрение в производителността (в сравнение с Intel Pentium D 950) в теста SPECint_rate и дори по-висок рейтинг в игрите, като същевременно разсейвате само 65 W топлинна мощност, използвайки по-усъвършенстван контрол на скоростта на вентилатора и верига за контрол на прегряването.

Представеният материал е умишлено опростен на редица места, но се надяваме, че не е загубил своята актуалност. Подробна информацияТермичните характеристики на процесорите на Intel могат да бъдат намерени на support.intel.com в следните документи: Ръководство за термичен и механичен дизайн (TMDG), Ръководство за термичен дизайн, Лист с данни на процесора, Ръководство за проектиране на VRD.

Добър ден.

Темата на нашия разговор в тази статия ще бъде TDP на процесора - какво е и „с какво се яде“, както каза мечката Умка в едноименния анимационен филм :).

Обяснение на неясното

Това съкращение, непознато за мнозина, крие такова определение в английски език- топлинна проектна мощност, а понякога вместо последната дума се има предвид „точка“.

Това се превежда като „проектни изисквания за разсейване на топлината“.

Какво означава този параметър? Ще започна от самото начало, за да е ясно дори и на тези, които не са много запознати с компютрите.

Както знаете, почти всички изчисления се извършват на компютър. От такава упорита работа той се нагрява и съответно отделя топлина. За да се предотврати изгарянето му, в компютъра е инсталирана охладителна система, предназначена специално за конкретно семейство процесори. И така, какъв вид разсейване на топлината е проектиран, се посочва от TDP.

Какво може да бъде повлияно от несъответствието между изискванията и реалните показатели? Очевидно е. Ако чипът постоянно прегрява, в началото той ще спре да изпълнява само някои от поставените от вас задачи, а малко след това ще изгори. Ето защо ватовете на охладителната система, тоест TDP, трябва да са равни (или дори преувеличени) на производителността на процесора.

Как се прави изчислението?

Да кажем, че спецификациите на охладителя показват, че той може да се справи с топлинна мощност от 30 W. Това означава, че той е в състояние да отстрани такава топлина при нормални условия на работа на процесора (нормални, не повишени!); Очаква се повишаване на температурата само от време на време. Имам предвид, че производителят първоначално предполага приблизителната среда, в която ще се използва процесора (температура, влажност и т.н.) и в съответствие с това определя изискванията към охладителната система.

Казано по-просто, TDP е количеството топлина, което отделя процент (при нормални работни условия), посочено в конвенционални единици.

Между другото, моля, не бъркайте TDP с консумацията на енергия на процесора, тоест първият параметър не показва максималната мощност на устройството, а казва колко топлина може да премахне охладителят.

Няма смисъл да се сравнява ефективността на една система с друга. Тъй като производителите на процесори задават различни изисквания за разсейване на топлината. Първо, работната температура е различни моделие различен. И ако за някои 100 °C ще бъдат критични, за други ще бъде наполовина по-малко.

Второ, производителите обикновено посочват средни TDP за цели семейства чипове. Но по-рано пуснатите устройства консумират по-малко енергия от съвременните. Поради това обикновено се предписва максималната стойност, която е подходяща за всички.

Няма да изброявам изискванията за всяка линия процесори от различни марки, за да не претрупвам статията с ненужна информация. Ако се интересувате, потърсете в интернет спецификациите конкретно за вашето устройство. Ето например таблици за i7: https://ark.intel.com

И ето таблица на всички процесори от AMD:

Всичко на всичко. Ако избирате охлаждане за процесор, тогава вземете охладител с TDP рейтинг с малък марж. За всеки случай.

Това е всичко, приятели.

Опитах се да пиша възможно най-ясно и кратко, надявам се да няма въпроси.

Не забравяйте, че винаги сте желан гост на този сайт.

Ще се видим отново на страниците му!

Разсейването на топлината на процесора е един от основните параметри, на които трябва да обърнете внимание при сглобяването на компютър. Централният процесор е ключовият компонент, от който зависи цялата система. Ако прегрее, ще започне режим на принудително охлаждане, което води до пропускане на тактови цикли, тоест проблеми с производителността на компютъра. Когато процесорът не може да се охлади дори по този начин, той започва автоматично да се изключва, за да не излезе от строя напълно. Вероятно не си струва да говорим за опасностите от внезапното изключване на компютъра, особено когато това се случи в авариен режим централен процесор.

За да може процесорът да поддържа приемливи температури, той се нуждае от допълнително охлаждане. Ето защо е важно да изберете правилния процесорен охладител. Има много нюанси, на които трябва да обърнете внимание при избора на вентилатор на процесора, а също така е важно да не забравяте основните параметри при избора му.

Защо да сменяте охладителя, който е включен?

В продажба можете да намерите централни процесори в OEM и BOX конфигурации. По отношение на производителността няма разлики между тези версии на процесора на един и същи модел и се различават само в конфигурацията. OEM версията се състои само от самия централен процесор, докато пакетът BOX включва охладител.

Много потребители, които нямат много опит в сглобяването на компютър, може да имат впечатлението, че идеално решениее да закупите процесорен пакет BOX, но това не винаги е така. Охладителите, които идват с процесора, най-често са със посредствено качество и не са в състояние да охладят „камъка“ при високо натоварване. Тоест, ако процесорът е закупен за офис компютър, където няма да бъде изправен пред задачи, по-трудни от работата с браузър и текстов редактор, тогава няма да има проблеми с охлаждането на процесора с охладителя от пакета BOX. Но ако планирате да използвате „камъка“ в игри и други ресурсоемки приложения, тогава трябва да се притеснявате за закупуването на по-мощен охладител.

Съвременните процесори се състоят от повече от 500 милиона транзистора, всеки от които се нагрява по време на работа. Поради малката площ на процесора, такава сериозна топлина не може да се разсее сама и е необходим допълнителен охладител, за да я премахне. Колкото по-сложни задачи има пред процесора, толкова по-ефективно охлаждане е необходимо.

Как да изберем правилния процесорен охладител

Най-важното при избора на охладител е да го съобразите с характеристиките на процесора. Очевидно е, че колкото по-мощен е процесорът, толкова повече топлина генерира при високо натоварване. Съответно има нужда от повече охлаждане. Параметърът за разсейване на топлината на процесора обикновено се обозначава като TDP и се измерва във ватове. Обръщайки внимание на разсейването на топлината на процесора, не бива да забравяме, че моделите се различават един от друг и по вида на сокета. Сега нека разгледаме избора за всеки от параметрите малко по-подробно.

CPU гнездо

Цокълът е с размера на процесора и е обозначен: AM3+, 1150, 2011-3 и други комбинации от букви и цифри. Производителите се опитват да стандартизират процесорите в определени размери, но поради промените в производствената технология с течение на времето, вече има около дузина от тях. Гнездото е с размера на конектора на дънната платка, в който се вкарва самият „камък“.

Така че, когато избирате охладител за процесор, първо трябва да разберете модела на процесора и да проверите в интернет на уебсайта на производителя в какъв размер е направен. Охладителите често се побират в няколко гнезда поради гъвкавостта на стойките.

Разсейване на топлината на процесора

След като решите стандартния размер, трябва да погледнете разсейването на топлината на процесора. Можете да намерите информация за параметъра TDP на конкретен процесор на официалния уебсайт на производителя.

При избора на охладител въз основа на параметрите на разсейване на топлината за конкретен модел процесор, всичко е малко по-сложно. Факт е, че в онлайн магазините и на различни уебсайтове е доста рядко да се намери точна информация за какъв TDP на процесора е подходящ даден охладител. Въпреки това, известни производители на процесорни вентилатори, например Noctua, не се срамуват да предоставят такава информация.

Ако информация за специфичен моделОхладителят не може да бъде намерен, можете да използвате данните от таблицата по-долу. Моля, имайте предвид, че информацията в него е много приблизителна и е по-добре да изберете опция за вентилатор за процесора „с резерв“.

Как да изберем качествен охладител

След като изберете охладителни модели въз основа на параметрите на процесора, все още ще има десетки или дори стотици опции за вентилатори, които могат да бъдат закупени. В такава ситуация трябва да разгледате отзивите за качеството на конкретен охладител, оставен от техните собственици. Но е по-добре самостоятелно да елиминирате най-малко качествените от наличните опции, като оцените вентилаторите според следните параметри.

Охладителна основа

Зоната, която охладителят докосва процесора, играе роля важна роляпри охлаждане. Тъй като размерите на „камъка“ са фиксирани, е почти невъзможно да се увеличи тази контактна площ. В същото време някои производители на охладители, в търсене на иновации, частично премахват топлинните тръби от основата на вентилатора. Поради това се намалява контактната площ и ефективността на охладителя.

Също така е важно основата да е направена без различни шарки. Трябва да е медно полиран до огледален завършек. Преди да закупите, трябва да проверите охладителя, за да се уверите, че няма прорези, неравности или други дефекти по основата му.

Моля, обърнете внимание: В повечето случаи основата на охладителя е изработена от мед. Този материале бюджетен и ефективен по отношение на пренос на топлина. Има алуминиеви опции, но те са много по-малко ефективни. В този случай медта може да бъде покрита с никел, поради което придобива сребрист цвят.

Топлинни тръби

На почти всеки модерен охладител можете да видите няколко топлинни тръби, докато преди това не са били използвани. Факт е, че с увеличаването на мощността на процесора и увеличаването на генерирането на топлина съществуващите стандарти за охлаждане вече не бяха достатъчни и производителите решиха да използват доказана опция - инсталиране на топлопроводими тръби.

Медната тръба е пълна с течност и запечатана от двете страни. При нагряване течността се нагрява и преминава в газообразно състояние. Газът се придвижва към другата страна на тръбата и по този начин премахва топлината. След това парата се охлажда, превръща се обратно във вода и се връща в основата на тръбата. При компютърните охладители процесът е приблизително същият, с изключение на това, че вътре има и порест материал, който е необходим, за да може течността да се върне обратно, дори когато тръбите са разположени в хоризонтално положение.

Когато избирате охладител за процесор, трябва да обърнете внимание колко тръби са инсталирани. Те не се различават много по своите свойства, в зависимост от размера, така че количеството се превръща в основен критерий. Минималното допустимо количество за охлаждане на модерен мощен процесор е 3-4 тръби, но колкото повече, толкова по-добре.

Радиатор

От основата на охладителя топлината се предава към радиатора, който се състои от десетки плочи, монтирани на топлинни тръби.

Радиаторът може да бъде с всякаква форма, но е важно да запомните някои правила, които отличават добрия вариант от лошия:

• Колкото по-голяма е площта на радиатора, толкова по-добре;
• Плочите трябва да са тънки, но в големи количества;
• По-добре е радиаторът да е меден.

Тъй като радиаторът на охладителя се вижда частично отворен компютър, някои компании се опитват да го изпълнят по най-добрия начинот гледна точка на дизайна. Тя може да бъде с различни цветове, форми, плочите са направени под необичайни ъгли на наклон. Ако се спазват горните правила, дизайнерските решения нямат голям ефект върху качеството на охладителя.

Вентилатор

Преди известно време, в преследване на тиха работа на компютъра, производителите направиха всичко, за да изоставят активния охлаждащ елемент, тоест самия охладител. Въпреки това, радиатор без елемент за разсейване на топлината не може да се справи мощни процесори, а вентилаторите в охладителя на процесора все още не са изоставени.

Когато избирате вентилатор, трябва да обърнете внимание на неговия размер и съответно на размера на лопатките. Охладителите с по-големи лопатки не само са по-ефективни при отстраняване на топлината от радиатора, но са и по-тихи. Има погрешно схващане, че скоростта на въртене на охладителя е много по-важна, но това не е вярно. Скоростта е важен параметър, но диаметърът на самия вентилатор е по-важен. Ако инсталирате охладител с малък диаметър на острието във вашия компютър, но висока скороствъртене, такъв компютър ще вдига много шум дори при изпълнение на „офис задачи“.

Също така, когато избирате охладител, трябва да обърнете внимание на вида на лагера, на който е монтиран вентилаторът. В продажба можете да намерите опции, направени на търкалящи лагери (сачмени лагери) или плъзгащи лагери (плъзгащи лагери). Търкалящите лагери работят по-добре, защото създават по-малко шум и имат по-дълъг експлоатационен живот.

Как да инсталирате охладител на процесор

След като изберете правилния охладител, не трябва да има проблеми с инсталирането му. С помощта на специални крепежни елементи вентилаторът се монтира върху процесора, поставен в жлебовете на гнездото. Най-често идва с охладител подробни инструкцииспоред монтажа му, което ни позволява да разберем най-общо принципа на действие на закрепващия механизъм.

Важно е преди да инсталирате охладителя. Необходимо е да се премахнат неравностите между основата на охладителя и процесора, за максимален топлообмен. Без термопаста процесорът няма да може да работи дълго време, така че пренебрегването на тази стъпка е забранено.

Ако решите да събирате нов компютърсебе си, тогава трябва да решите редица проблеми, свързани с избора на компоненти. Един от тези проблеми е изборът на охладител за процесора. В тази статия ще разгледаме основните моменти в този прост въпрос.

Стандартен процесорен охладител

Когато създавате нов компютър, винаги е изкушаващо да изберете стандартния охладител, който идва с процесора. В крайна сметка, като го използвате, можете да спестите малко.

Ако изграждате компютър, който да изпълнява неизискващи програми, тогава стандартен охладител ще бъде достатъчен. Освен това, ако в кутията е организирано добро движение на въздуха, тогава стандартният охладител ще се справи дори с тежки програми и компютърни игри.

Единственото нещо, за което стандартният охладител определено не е подходящ, е овърклокването на процесора. Ако планирате да овърклокнете процесора, тогава определено трябва да изберете по-ефективна система за охлаждане.

Освен това не трябва да избирате стандартен охладител (или както се нарича още „кутиен охладител“), ако искате да изградите тих компютър. Стандартните охладители обикновено са с много малък диаметър и поради това са осезаемо шумни. В същото време скоростта на такъв охладител трябва да е висока, защото радиаторът отдолу също е малък.

Букса за охлаждане на процесора и размери

Ако избирате охладител за процесор, тогава първото нещо, което трябва да имате предвид, са размерите на охладителя.

Ако изберете охладител, който поддържа вашия процесорен сокет, тогава просто няма да можете да го инсталирате, охладителят няма да пасне на правилното място. Ако сгрешите с размерите на охладителя, може да имате проблеми със затварянето на корпуса. Ако охладителят е по-голям от пространството между процесора и капака на кутията, тогава просто няма да можете да инсталирате страничния капак.

В случай на особено големи охладители и компактни дънни платки са възможни ситуации, когато охладителят ще припокрие слотовете за RAM или дори PCI Express конектори. Това също трябва да се вземе предвид при избора на охладител за процесора.

Не е стандартен охладител в компютърна кутия

Ето защо, за да избегнете по-късно връщане на охладителя в магазина, по-добре е внимателно да проучите характеристиките на охладителя и да се уверите, че вашият процесорен сокет е в списъка с поддържани сокети и че размерите на охладителя ще не създава проблеми при сглобяването на системата.

Ефективност на охладителя

При избора на охладител за процесора е много важно правилно да се оцени неговата ефективност и разсейване на топлината на процесора. За да направите това, най-добре е да се съсредоточите върху TDP на процесора и охладителя. TDP означава „Thermal design power“, което от своя страна може да се преведе като „Изисквания към системата за охлаждане“. TDP се определя във ватове и се отнася до количеството топлина, което охлаждащата система на процесора трябва да разсее. Можете да прочетете повече за това.

Ако характеристиките на охладителя показват TDP, за който е проектиран, тогава просто сравнете TDP на охладителя с TDP на процесора. Ако TDP на охладителя е по-висок, тогава можете спокойно да закупите такъв охладител. Ще се справи без проблем с охлаждането на вашия процесор.

Но характеристиките на охладителите не винаги съдържат информация за TDP. В този случай, когато избирате охладител за процесор, трябва да оцените неговата ефективност въз основа на косвени фактори. Тези фактори са:

• Тегло на радиатора. Колкото по-тежък е радиаторът, толкова повече топлина може да отнеме от процесора и да се разсее в пространството около него. Следователно, колкото по-голямо е теглото на радиатора, толкова по-ефективна е охладителната система.
• Брой топлинни тръби. Топлинните тръби пренасят топлината от процесора към ребрата на радиатора. Следователно, колкото повече топлинни тръби и колкото по-голям е диаметърът им, толкова по-ефективен е радиаторът.
• Брой охладители и техния размер. Колкото повече охладители са на радиатора и колкото по-голям е диаметърът на тези охладители, толкова по-добре се обдухва радиатора и толкова по-ефективна е охладителната система.
• Контакт с топлинна тръба. Топлинните тръби могат да се свързват директно с процесора или чрез допълнителна пластина. Най-добрият вариант е директен контакт. По този начин топлинните тръби ще могат по-добре да пренасят топлината от процесора към ребрата на радиатора.

Основната и основна част от компютъра е процесорът или CPU. Това е, което влияе върху производителността и качеството на вашия компютър. За да изберете процесор, трябва да се ръководите от това какви задачи ще решавате на вашия компютър: от прости (набиране, счетоводство) до сложни (AutoCAD, 3D моделиране, изчислителен сървър).

На пазара има две компании, предлагащи потребителски и сървърни процесори - Intel и AMD.

В момента Intel предлага процесори на три основни сокета:

• LGA1155 – семейства процесори Celeron, Pentium и Intel Core Пясъчен мостИ Айви Бридж.
• LGA2011 – Процесори на IntelСемейства Core и Xeon Sandy Bridge и Ivy Bridge-E.
• LGA1150 – процесори Intel Haswell

В момента AMD предлага процесори на три гнезда:

• Socket FM1 – процесори Семейство AMDсинтез
• Socket FM2 – процесори от семействата AMD Trinity и AMD Richland
• Socket FM2+ – процесори от семейство Kaveri
• Socket AM3+ – процесори от семейството на AMD Vishera

Основни характеристики на процесора

Тактова честота на процесора

Тактовите колебания вътре в процесора се създават от специален кварцов кристал, към който се прилага напрежение - часовников резонатор. Под въздействието на напрежението в кристала се образуват електрически трептения. Те се подават към тактов генератор, който преобразува техните импулси и ги предава към шини за данни и адреси. Това синхронизира работата на всички компоненти на централния процесор, шините и оперативна памет.

Часовникът е най-малката единица за измерване на времето за работа на процесора. Когато обменя данни с други компоненти, процесорът може да прекара повече от един тактов цикъл (повечето от тях ще бъдат цикли на изчакване поради по-бавните шини за данни и RAM микрочипове в сравнение с процесора).

По-високата тактова честота ще бъде значителен бонус само ако останалите параметри на процесора са равни. В някои случаи процесорите с по-ниска тактова честота превъзхождат "бързите" си опоненти по отношение на производителността при определени задачи.

Брой ядра и нишки

Изчислителното ядро ​​на процесора е отделен чип, способен да изпълнява отделен поток от команди. Днес компютърните процесори имат поне две физически ядра. По същество всяко ядро ​​осигурява допълнителна паралелна нишка на изчисление и повишава цялостната производителност на процесора. Но това е на теория. На практика по-малко от половината софтуер поддържа многонишкови изчисления (те използват повече от две изчислителни нишки по време на работа).

Следователно е необходимо да се избере многоядрен процесорза конкретни задачи:

• 2 ядра – сърфиране в интернет, офис и други приложения, които не изискват ресурси, стари или модерни, не изискват ресурси компютърни игри.
• 4 ядра – почти всички компютърни игри, музикални и видео редактори, някои графични редактори
• Повече от 4 ядра (6 и 8) – сървърен софтуер, 2D и 3D графични пакети и др.

Необходимо е да се прави разлика между две понятия - физическо ядро ​​и изчислителна нишка (логическо ядро). С появата на технологията Hyper-threading от Intel, броят на изчислителните нишки (напр операционна система– логически ядра) се увеличават 2 пъти по отношение на физическите ядра. Всеки от логическите процесори има собствен набор от регистри и контролер на прекъсванията, а останалите елементи на процесора са общи. Когато възникне пауза по време на работа на един от логическите процесори (кеш пропуск, грешка при предсказване на разклоняване, изчакване на резултата от предишна инструкция), управлението се прехвърля към нишка в друг логически процесор. Така че докато един процес чака, изчислителни ресурсифизически процесор се използват за обработка на друг процес. Увеличението на производителността с HT, макар и не двойно, е доста забележимо (при Pentium 4 - до 30%, при Intel Core - от 20% до 50%, в зависимост от модела).

Може би в бъдеще компютърните игри ще преминат към поддръжка на 8-ядрени системи. Поне продуцентите игрови конзолиследващото поколение вече обяви използването на осемядрени решения от AMD.

Технически процес

При производството на полупроводникови интегрални схеми (в нашия случай „камъни“ на процесора) се използва фотолитография и литографско оборудване. Разделителната способност на това оборудване определя наименованието на конкретния използван технологичен процес.

Подобряването на технологията и намаляването на размера на полупроводниковите структури допринасят за подобряване на характеристиките (размер, консумация на енергия, цена) на продуктите. Това е от особено значение за процесорните ядра (намаляване на консумацията на енергия и увеличаване на производителността).

Съвременните процесори се произвеждат чрез следните технически процеси:

• 45 nm - Intel Core i3, i5, i7; AMD Phenom II X2, X3, X4, X6; AMD Athlon II X2, X3, X4)
• 35 nm - Intel Sandy Bridge; Булдозер AMD; AMD Piledriver; AMD Llano и Trinity APU
• 28 nm – мобилни процесори Qualcomm Snapdragon, Samsung Exynos 5 Octa, NVIDIA Tegra 4
• 22 nm – Intel IvyМост, Intel Haswell

Кеш-памет

Кешът е допълнителна високоскоростна памет за съхраняване на копия на блокове информация от RAM, вероятността за достъп до които в близко бъдеще е висока. Има кеш памети от 1-во, 2-ро и 3-то ниво (съответно L1, L2 и L3).

Кешът от ниво 1 има най-краткото време за достъп, но е малък по размер; в допълнение, кешовете от първо ниво често се правят многопортови.

Кешът от ниво 2 обикновено е значително по-бавен от кеш от ниво 2, но може да бъде направен значително по-голям по размер. L2 кешът обикновено работи на честотата на процесора, което намалява латентността при обработката на данни.

Кешът от ниво 3 е най-големият кеш и доста бавен кеш, но все още е много по-бърз от RAM.

Разсейване на мощността (TDP)

TDP (топлинна проектна мощност) е стойност, показваща колко топлинна мощност трябва да бъде проектирана да премахне охладителната система на процесора. TDP не показва максималното теоретично разсейване на топлината на процесора, а изискванията за производителност на охладителната система.

TDP е предназначен за "нормални" условия, които понякога могат да бъдат нарушени. Например, в случай на повреда на вентилатора или неправилно охлаждане на самия корпус. В този случай процесорът дава сигнал за изключване на компютъра или преминава в режим на throttling, когато процесорът пропусне някои цикли.

В момента сред най-горещите домашни процесори на AMD най-горещите модели са AMD Vishera (TDP - 125 W), Intel - Intel Core i7-3970X Extreme Edition (TDP - 150 W), както и няколко модела на LGA 2011 ( Intel Xeon с TDP от 135 W).

Фактор

Честотата на процесора се получава чрез умножаване на референтната му честота (обикновено FSB - честотата на шината за данни) по "множителя на процесора". IN технически спецификацииПроцесорът определя този коефициент като множител.

Овърклок на процесора (увеличаване на неговия тактова честота) може да се направи по два начина:

• Увеличаване на еталонната честота (FSB)
• Увеличете стойността на множителя

В повечето модели множителят е заключен (почти всички модели от Intel и бюджетни моделиот AMD), а овърклокването е възможно само чрез увеличаване на честотата на шината за данни. Моделите с отключен множител имат буквата "K" в името си и са предназначени за овърклок. Овърклокването на други модели процесори се извършва на ваша отговорност и риск; ако не успее, можете да изгорите както процесора, така и гнездото на процесора на дънната платка и в същото време да загубите гаранционно обслужване.

Цените на моделите са осреднени за BOX версиикъм януари 2014 г.

До 2000 рубли:

• Най-добрият вариант – Intel Celeron G1820 (LGA1150)
• алтернатива– Intel Celeron G1610 (LGA1155)
• алтернатива– AMD A4-5300 (сокет FM2)

От 2000 до 2500 рубли:

• Най-добрият вариант– Intel Pentium G3220 (LGA1150)
• алтернатива– Intel Pentium G2030 (LGA1155)
• алтернатива– AMD Athlon X2 370K (сокет FM2)

От 2500 до 3000 рубли:

• Най-добрият вариант– Pentium G3420 (LGA1150)
• алтернатива– Athlon X4 750K (сокет FM2)
• алтернатива– Pentium G2130 (LGA1155)

От 3000 до 3500 рубли:

• Най-добрият вариант– AMD FX-4130 (сокет AM3+)
• алтернатива– AMD A8-5600K (сокет FM2)
• алтернатива– AMD FX-4300 (сокет AM3+)

От 3500 до 4000 рубли:

• Най-добрият вариант– Intel Core i3-3220 (LGA1155)
• алтернатива– AMD FX-4170 (сокет AM3+)
• алтернатива– AMD A10-5800K (сокет FM2)

От 4000 до 4500 рубли:

• Най-добрият вариант– Intel Core i3-3240 (LGA1155)
• алтернатива– AMD FX-6300 (сокет AM3+)
• алтернатива– Intel Core i3-4130 (LGA1150)

От 4500 до 6000 рубли:

• Най-добрият вариант - AMD FX-8320 (сокет AM3+)
• алтернатива – AMD FX-8120 (сокет AM3+)
• алтернатива – AMD A10-6800K (сокет FM2)

От 6000 до 7500 рубли:

• Най-добрият вариант– Intel Core i5-4440 (LGA1150)
• алтернатива – Intel Core i5-3450 (LGA1155)

От 7500 до 10 000 рубли:

• Най-добрият вариант– Intel Core i5-4670K (LGA1150)
• алтернатива – Intel Core i5-3570K (LGA1155)

Над 10 000 рубли:

• Най-добър вариант ~10000– Intel Core i7-3770 (LGA1155)
• Най-добър вариант ~11000– Intel Core i7-4771 (LGA1150)
• Най-добър вариант ~12000– Intel Core i7-4770K (LGA1150)
• алтернатива ~12000 – Intel Core i7-4820K (LGA2011)
• Най-добър вариант ~20000– Intel Core i7-4930K (LGA2011)
• Най-добрият вариант над 30 000 рубли- Intel Core i7-4960X Extreme Edition (LGA2011)

Офис компютър:

• просто работна станция - Intel Pentium G3220
• Продуктивна работна станция- Athlon X4 750K

Домашен компютър:

• "За изучаване"- Intel Core i3-3220
• Мултимедия (обработка на видео и 2D графики и други многонишкови изчисления)- AMD FX-8320
• Компютър за игри- Intel Core i5-4670K
• Мощен компютър за игри - Intel Core i7-4770K
• CAD и 3D моделиране- Intel Core i7-4820K
• Власт заради самата власт- Intel Core i7-4960X Extreme Edition