Разгон и охлаждение процессора

Это было почти десять лет назад… Мы решили «разогнать» старый добрый процессор до максимально возможных рабочих частот. Как вы знаете то, что чем выше производительность современного процессора — тем больше охлаждения для поддержания приемлемого уровня стабильности работы ему необходимо. Проведём немного исследований, чтобы найти верное решение.

Краткая вводная информация

Мне потребовалось чуть менее часа, чтобы собрать всю машину. Единственный случай был один, который я ранее использовал для P-III 600Mhz. Это было решение с одним вентилятором спереди, и 250 Вт блок питания с 80-мм вентилятором. Всё работало нормально на старой «тестовой» установке, и, даже то, что корпус под материнскую плату TYAN S1854 Trio 400 удачно выдерживал все температурные испытания.

Первая моя ошибка была в перегреве (избыточном тепле) процессора P-III 600 МГц который, и близко не подходит по перегреву процессора Athlon 1,33 ГГц.  Там, я не мог даже установить Windows XP, если я опустил тактовую частоту шины (FSB) до 100 МГц и снял боковые панели c корпуса. На 133 МГц, BIOS показал температуру процессора приближенную к 58 °С. Так я «опустил» частоту шины, открыл CD-ROM и продолжил установку Windows XP.

Когда Винда была установлена, я сразу же начал проверять стабильность работы материнской платы на различных частотах, и я обнаружил, что могу работать c ней на максимуме до 124 МГц (248 / 2), процессор перегревался. Хотя я никогда не проверял, при таких тестах, производительность системы целиком, с (например) Quake IV, но я уверен, он бы «завис» сразу. Ведь суть моего эксперимента — это увеличение тактовой частоты, а следовательно производительности системы, и как следствие снижение перегревов на различных температурных режимах.

После пяти минут работы — температура процессора резко возросла и стандартного вентилятора было уже не достаточно. Он сильно шумел. Но ещё, я ненавижу шум работающего вентилятора. Я хочу, чтобы мой компьютер был тихим, как можно больше, поэтому я должен был его просто выключить, подумав о том как я смогу его охладить. Я и так вложил не мало своих денег на температурные эксперименты с моим 266 МГц. И наконец, я принял следующие меры по снижению моего температуры процессора:

Изменение состава теплоотводящей пасты

Изменение теплового проводника между радиатором и процессором дало эффект на 6град. меньше!

Я сразу понял, что проблема была из-за перегрева, а не (например) плохая стабильность на «разогнаных» частотах. Asus является одним из самых подходящих для эксперимента, что  бы рассматривать его среди  производителей материнских плат в мировой промышленности. С другой-стороны, в  повышении производительности тактовой частоты была война между AMD и Intel, я не могу сказать то же самое о производителя моего процессора. Но я отвлекся … Одной из основных причин процессора от перегрева это плохо расположенный радиатор. Это не только неправильно охлаждает процессор, но  и также использует неправильный тип проводника между радиатором и процессором. Большинство радиаторов, в том числе мой, приходят технологически перекаленные и силуминиевые, и их проводимости для теплопередачи довольно низкие по сравнению с теплопередачей через силиконовую термопасту Compoundor содержащую с своём составе техническое серебро. Это может съиграть  довольно существенную  разницу в теплопередачи от процессора к радиатору. В моем случае, переход от тепловой ленты, которые пришли на мой AMD радиатор — рекомендуем CoolerMaster очень удобно, на основе кремния никель-оксид эта термопаста опустил температуру процессора аж до 52°C часть дела сделана. Теперь охлаждения вполне достаточно, чтобы удержать WindowsXP от «падения», но даже если я мерил температуру на поверхности воздушным термометром, то она увеличилась лишь до 55 °C  и при этом, температура  не вышла за пределы нормы. Но если вы увидите перегрев, то немедленно выключите компьютер и дайте ему полностью остыть, а затем можете снова начать свои  эксперименты с ним.  AMD официально заявляла, что все их радиаторы  идут на основе кремния смазки — чего я лично не увидел.

Обеспечение правильной циркуляции воздуха

Улучшение охлаждения вашего разогнаного процессора

При исследовании охлаждения процессора, я наткнулся на спецификации AMD, корпуса воздушного потока на их сайте. Я также читал в других местах в Интернет о получении адекватного охлаждения через хорошую конструкцию корпуса. AMD рекомендует 88мм вентилятор на задней панели корпуса снизу под БП. Они не рекомендуют применение дополнительного вентилятора, т.к. считают, что потоки горячего воздуха могут сталкиваться внутри системного блока, а значит перегревать всю систему целиком. Поэтому я решил нарисовать как циркулирует горячий и холодный воздух в моём системном блоке.

Поскольку этом случае я использовал один обычный 80-мм вентилятор на забор холодного воздуха  «с морды» системного блока, то я решил имитировать надлежащее характеристики воздушного потока из хорошо продуманных случае использования того, что у меня было. Первое, что я делал, надо было переместить все кабели из центра в край, особенно шлейфы IDE. Я переподсоединил все кабели в бухты  и сделал два жгута, силовые и информационные, очистил всю середину моего системного блока от проводов, для обеспечения надлежащего воздушного потока воздуха непосредственно с передней к задней части для лучшей рецеркуляции. Затем я закрыл все открытые слоты PCI от пыли специальным резиновым разъёмом, вымерил все расстояния и расчитал дополнительное поперечное сечение для нового вентилятора спереди «на морде» моего компа, также закрыл все лишние щели в системного блоке и закрыл пустые заглушки Когда я включил компьютер, «прогрел» его около 15 минут, я измерил температуру внутри системного блока — она была 50 градусов цельсия — вполне нормально для разогнаного компа.

Процессор теперь работает на 3 — 5 градусов ниже, чем это было до введения дополнительной вентиляции. Теперь я мог запускать крутые 3D игры для тестирования без страха «завалить» систему. Вывод: правильная работа по рециркуляции воздуха внутри системника. Хотя это и не совсем так, ведь можно же использовать  другие способы охлаждения, например жидкостные. Идея в том, что с правильной циркуляции воздуха, Вы получаете один непрерывный поток холодного воздуха, поступающего через переднюю часть корпуса, мимо дисков и первую половину платы. В конце потока, воздух быстро нагревается, когда он проходит над процессором, но тогда этот горячий воздух выдувает наружу вентилятор БП вот и всё. Одна точка входа для холодного воздуха и одна точка выхода для горячего воздуха. Очень правильно сделано.

Разработка программного обеспечения для системы охлаждения

Возможно, вы знаете о «программном охлаждении процессора» из программ унаследованных от ОС Linux. Программное обеспечение ОС Linux на примере работы  (HLT Intel — временное переключение ядра процессора на другую задачу) процессора. Во время нормальной работы, процессор тратит на вращение, например, когда процессор находиться в «неактивном» состоянии, например во время ожидания некоторых команд: ввод с клавиатуры или клики мыши. Например, вы читаете это руководство, и вероятнее всего, компьютер не выполняет практически никакой работы, т.е. процессор проставивает. Вызов инструкции HLT в основном говорит процессору:  «я ничего не делаю» за один цикл, это эффективно «отключает» ваш процессор для одного цикла, который со временем приведет к управлению для вращения куллера. Эсли ничего не «делает», то и кулер, в след за ним — тоже «ничего не делает». (nop — переводиться как: No operation). Мониторинг нагрузки процессора жёстко привязан к HLT инструкциям, когда он находится в режиме ожидания часто называют Software-охлаждения процессора или программного обеспечения или просто охлаждение. Поскольку программное обеспечение охлаждения не присущая особенность Windows, то я скачал со стороннего сайта софт под названием простоя ЦП. Позже я узнал, что почти во все материнские платы Asus мониторинг программного обеспечения уже встроенный и им можно смело пользоваться.

В результате температуру удалось снизить в диапазоне от 3°С — 5°C. Это 3 °С когда я использую компьютер для повседневных задач, таких как просмотр веб страниц и проигрывания фильмов тут около 5 °С. Когда мне было ничего не делать. В самом деле, вы можете буквально «записать» температурное поведение вашего процессора и снижение его температуры в течение нескольких минут после первого включения этой программы мониторинга.

Примечание редактора: Программное обеспечение охлаждения только собирается уменьшить холостой ход температур, а не ваши при максимальной нагрузке процессора. В отличие от других решений, это действительно не должно улучшить стабильность, поскольку нестабильность происходит из-за перегрева при нагрузке. Какое программное обеспечение охлаждения сделает эту работу? Cохранит температуру как можно стабильнее в режиме ожидания. Это хорошо тем, что потенциально увеличивает и без того длинный срок службы процессора и подшипников самого вентилятора.

Увеличение расхода воздуха

Теперь у меня был довольно стабильный компьютер, с температурой около 46 °С, и я мог бы сделать ещё очень много с ним. Но я все равно не решится запустить цикл повышенной тактовой частоты для разгона процессора. Если я ставлю процессор для обычного использования, то программного охлаждения хватает, и моя машина, безусловно, «замёрзнет». Так что я продолжал читать веб-страницы, и журнал — пока в один прекрасный день на работе, коллега указал мне на детали Windows Server 2000, который имел очень интересную конфигурацию системного блока. Глядя на внутренности сервера, я обнаружил, что случай был очень просторный и, безусловно, был достаточный — это воздушный поток. Жесткие диски были повернуты на 90град. горизонтально обеспечивали легкий доступ к кабелям и хранение кабелей на пути потока воздуха. Существовал огромный 92 мм вентилятор в передней части корпуса, дуя прямо на отсек для жестких дисков, и там был гигантский 120 мм задний вентилятор чуть ниже БП. У БП был воздухозаборник в нижней части, так что горячий воздух обращается сразу в процессор и выдувал из задней части корпуса. Сервер 6400 с двойным P-III 1 ГГц, и весь корпус был явно разработан с нуля до той же температуры, и тихо работал, я бы никогда не предположил бы, что есть внутри 122мм  вентилятор. Тут же я посмотрел, что предлагается из новых высокопроизводительных вентиляторов на продажу в Интернет.

Марки Delta вентиляторы, используемые как-раз на сервере (и теперь уже и на моем компьютере) имеют отличную пропускную способность при низких оборотах и, следовательно, меньший шум. Их большая площадь и хорошая конструкция лопаток позволяет им пропускать много воздуха «без пробуксовки» слишком быстро, и они приходят с дополнительным медным проводом для использования вентилятора и датчик  для подсчёта оборотов.

После прочтения спецификации вентилятора Delta, я пришел к выводу, что не все считают, что у них самая лучшая пропускная способность воздуха или производительность. Я разобрал его и заменил подшипник , в результате на низких оборотах вентилятор стал работать вообще бесшумно, но с более высокой скоростью вращения, шарикоподшипник вентилятора давал о себе знать. Хотя новый вентилятор такого же размера, как старого, то он идет с температурным диодом (датчиком температуры), закрепленный на конце двух длинных проводов, а вентилятор на самом деле, когда он чувствует, что температура выровнялась то  замедляется или когда процессор относительно прохладен. Я установил переменное сопротивление по току — так, что бы можно было замедлять или ускорять его вращение. Таким образом, вентилятор будет ускорять и замедлять режимы работы, конечно в сочетании с температурой процессора, а не с температурой окружающей среды корпуса системника.

Рабочая температура моего процессора снизилась еще на 2? До 44 °C.

Эксперимент лучшего охлаждения вашего процессора

К этому времени я был уже эксперт по охлаждению процессора. Я думаю, что я рассказал максимум по охлаждению вашего процессора, но мне всё ещё так и не было достаточно 44 °C и мой процессор до сих пор не был достаточно прохладен как мне казалось. Я решил потратить деньги на новый аналогичный эксперимент. В течение двух недель, я прочитал каждый обзор, что я смог найти на каждом сайте, которые содержали все как один основные требования: 88мм (или больше) задний вытяжной вентилятор и минимум 450 Вт блок питания с нижним воздухозаборником для горячего воздуха от процессора. Таким макаром я сузил технические трудности до минимума и, наконец, принял решение о покупке серверного корпуса Palo Alto PA-810. Мне нравится он из-за отличную система охлаждения с 120 мм задним вытяжным вентилятором, вентилятор 92мм «на морде» на всос и дополнительного массива для жёсткого диска, который поворачивается на 90град. горизонтально для легкого доступа и … Звучит знакомо? Это потому, что PA-810 такой же системный блок, что используется в серии 6400 для серверов ибо это уже стандарт.

Я нафаршировал мой новый «сервер» различными крутыми железками  — начиная от видео карты и заканчивая увеличенными жёсткими дисками. У меня на этот момент не было записей для теста на его охлаждающий эффект на моей системе. Однако, я не собираюсь ждать вечно, чтобы начать использовать мою систему для повседневных задач. Я решил, что если мне предстоит новый эксперимент,  то я смогу экспериментировать. Я решил, что там были две вещи, которые я хотел изменить.

Во-первых, я хотел бы установить второй вентилятор в случае перегрева. Так как не было достаточно места в задней части корпуса, я вырезал отверстие в боковой панели прямо над процессором, и пихнул воздухоотвод в старый рукав-приёмника горячего воздуха, тот что раньше шёл в БП! Подвёл подитог: на  выходе из БП теперература упала аж на 5 °С. Порадовало ещё то, шума от третьего вентилятора было не очень заметно.  Я рекомендую вам установить вентилятор на внутренней стороне крышки корпуса с переходником. Если вы его установите на внешней стороне, то не факт что его может кто-то оторвать или он сам поломается.

Я также хотел изменить потребление тока переднего вентилятора.  Вентилятор должен плотно прилегать к поверхностям, т.е. в ином случает это означало бы, что вентилятор не только пропускает прохладный воздух из передней части корпуса, но мешал бы рециркуляции теплого воздуха внутри корпуса.

Заключение статьи про охлаждение процессора

Комплексное решение на 20°C меньше: убедительное доказательство, что проц Athlon 1,33 ГГц может быть сделан для запуска — как стабильный процессор!

Проделав все вышеперечисленные эксперименты, я пришёл к заключению, что на базе корпуса  сервера стандартную температуру при помощи аж трёх вентиляторов можно снизить примерно на 20 °C. Это позволяет мне делать что угодно с системой и без страха отказа системы от перегрева.  Теперь когда мой новый «сервер» охлаждён я попробую снизить температуру ещё не много, на столько, сколько это возможно стандартными подручными методами.

Я, наконец, получил новый 120-мм вентилятор и вспомогательный вентилятор (боковой), те, что я заказал  в Интернет магазине, чтобы завершить работы в боковой панели сервера. В результате температура примерно такая же. Это нормально, потому что цель модернизации и снижение температуры и шума тоже, из-за нового подшипника — уровень шума стал немного ниже, и вряд ли станет сильнее.

Установка вентилятора радиатора (Советы)

Большинство радиаторов поставляются с полоской «тепловой ленты» предварительно прикрепляется к нижней части, которая служит связующем звеном между процессором и радиатором. Эта тепловая лента деформируется при первом монтаже радиатора на процессор, и наполняет крошечные неровности поверхности радиатора, что приведёт к худшей теплопередачи от процессора к радиатору. из-за малейшего перекоса. Хотя тепловая лента очень проста в применении, это не очень хороший проводник. Многие испытания показали, тепловая лента будет хуже, а лучшим вариантом  будет — (белая) теплопроводящая паста (содержит никель-окись).

Не все термопасты является одинаковыми по свойствам. Arctic Silver термопаста из серебра вместо никель… Так как серебро намного лучше, чем никель вступает в окись, теплопроводность соединения серебра гораздо выше. К сожалению, из серебра и драгоценных металлов, цены значительно выше.

Вы обязательно должны применять некоторые теплопередающие материалы между радиатором и процессором. Независимо от того, который вы решитесь на, не забудьте применить очень тонкий слой, так как чем меньше, тем лучше. Помните, что вы только пытаетесь заполнить микро-неровности которые есть в результате обработки радиатора.

И наконец, будте очень осторожным при применении радиатора и не применять слишком большое давление на ваш процессор. Если крепление радиатора кажется, слишком туго, не ломайте его. Повторяйте процедуру, пока радиатор зажимы встанут легко в паз креплений.

Последнее замечание, при первой загрузке (и, возможно, за пару дней), внимательно следите за вашими оборотами кулера процессора и температуры процессора. Если вентилятор неисправен, то вы, скорее всего, заиетите это сразу, если он без остановки вращается — значит не правильно подключен, ну а если вращается очень продолжительно после загрузки какой-либо программы — значит возможно у вас имеет место перегрев процессора! Данные о температуре вы можете посмотреть в BIOS. Аналогичным образом, если радиатор был плохо установлен, признаки будут очевидны из первой загрузке — это повышенная температура при простоях.

Пропускная способность вентилятора

Быстро вращающийся вентилятор — это не значит что поток воздуха стал более плотным. Пропускная  способность вентилятора измеряется в CFM, или кубический-фут в минуту. Высшее RPM (оборотов в минуту) почти всегда есть увеличение числа CFM, однако также и повышается уровень шума вентилятора уровня  измеряемым в дБ. Более важными являются дизайн-специфики, такие как число ребер, не использует втулки подшипник или подшипники, что было сделано, чтобы уменьшить количество трения на различных частях вентиляторов и различных режимах работы.

В заключение, посмотрите во внутрь системного блока, прежде чем что-то модернизировать своими силами. Не смотрите на обороты, а сравнивайте производительность в CFMs по размеру и уровня шума (дБ). И, наконец, всегда выбирают вентиляторы на шарикоподшипниках, если возможно, так как разница в цене, как правило, не более $ 2-3 долларов США, а срок службы значительно выше. Успехов!