Как снять ограничения, связанные с температурой ядра

Способов существует немного. Первый - опустить напряжение на ядре процессора (в этом случае процессору может не хватать мощности даже для запуска), второй - улучшать охлаждение, третий - отключить неиспользуемые части процессора. Первый способ не применим для видеокарт. Второй способ - самый распространённый. Третий способ подойдёт тем, у кого процессор нагружен не на полную мощность.

С первым способом мы разберёмся чуть позже, когда поговорим об электроснабжении процессора.

Поговорим же об охлаждении процессоров. Процессор, видеочип, или любой другой предмет можно охлаждать, а можно отводить от него тепло. На первый взгляд, это почти одно и то же, но разница всё-таки есть.

Отвести тепло от предмета способно любое тело, плотно соприкасающееся с ним, обладающее теплопроводностью, ненулевым коэффициентом теплообмена и хоть какой-то площадью поверхности. В нашем случае на процессор можно прикрепить любую железку, и она будет отводить от него тепло. Другой вопрос, что этого не будет достаточно. Для лучшего теплоотвода на практике применяются изделия из определённых материалов - алюминия и меди. Из этих материалов изготавливаются радиаторы, которые отводят тепло от процессора и рассеивают его в воздухе. Главное для радиатора - иметь как можно большую площадь поверхности. Для этого на их поверхностях делают рёбра, иголки, пластинки. Это позволяет значительно увеличить площадь поверхности радиатора, незначительно увеличив его физические размеры. Форма и конфигурация радиаторов также имеют важную роль. К каждой пластинке, к каждому ребру и иголки должен быть свободный доступ воздуха. Для увеличения производительности кулера на радиатор устанавливают вентилятор, увеличивающий количество воздуха, протекающего через радиатор. Использование вентилятора повышает производительность кулера на 30-60%. Вот почему в большинстве сегодняшних кулеров используются вентиляторы.

Каждый кулер характеризуется термическим сопротивлением (^oC/W), показывающим на сколько градусов поднимется температура чипа при увеличении рассеиваемой мощности на 1 Вт. Обычно это значение равно 2-3 ^oC/W. Хорошие кулеры имеют термическое сопротивление 1-2 ^oC/W. Чем оно меньше, тем лучше кулер.

Бытует мнение, что для того, чтобы чип хорошо разогнался, его надо опустить в ванну с жидким азотом и охладить до температуры абсолютного нуля (-273 ^oC). Это не так. При рассмотрении температуры, как ограничивающего фактора, мы выяснили процессы, лежащие в термической зависимости процессора. Но процессор может зависать не только при повышенной, но и при пониженной температуре. Это объясняется тем, что каждый полупроводник имеет тот промежуток температур, в котором он работает. При повышении температуры происходят процессы, описанные выше. А что же происходит при сильно пониженной температуре?

При достаточно низкой температуре электронам, содержащимся в полупроводнике начинает не хватать энергии для перехода с одного энергетического уровня на другой. Проще говоря, движение носителей в полупроводнике прекращается и он теряет свои свойства.

Это значит, что не стоит переохлаждать процессор.

Для процессоров минимальным порогом обычно является температура -40 ^оС. Следовательно, ниже этой температуры опускаться не стоит. Кстати, именно эту температуру процессоров поддерживает в своих компьютерах фирма КриоТех, продающая самые быстрые компьютеры в мире. Именно они впервые преодолели рубеж в 1000 МГц на процессоре Athlon.

Про то, как лучше и правильнее охлаждать процессор, мы уже и так слишком много писали. Здесь я быстренько освещу основные способы, их достоинства и недостатки. 

Тип	Конструкция	Достоинства	Недостатки	Картинка
Пассивный	Радиатор	Отсутствие шума, не потребляет мощности.	Большое термическое сопротивление.
Вентилятор	Вентилятор	Обеспечение тока воздуха, потребляет малую мощность.	Большое термическое сопротивление, шум. Без радиатора используется редко.
Активный кулер	Вентилятор + радиатор	Обеспечение тока воздуха, термическое сопротивление меньше, потребляет малую мощность. Встречается часто.	Уровень шума, больший чем у простого вентилятора. Термическое сопротивление зависит от конструкции и производительности вентилятора.
Сдвоенный активный кулер.	Два вентилятора + радиатор	Удвоенный ток воздуха, меньшее термическое сопротивление. Потребляет малую мощность.	Удвоенный уровень шума, термическое сопротивление зависит от конструкции и производительности вентиляторов. Высокая цена.
Модуль Пельтье	Модуль Пельтье  иногда в комплекте с активным кулером	Очень малое термическое сопротивление. Способен понижать температуру ниже температуры окружающей среды. Отсутствие шума. Возможность использования нескольких модулей в последовательном соединении.	Потребляет очень большие мощности. Требует интенсивного охлаждения. Рассеивает большое количество теплоты. На его поверхности может выделяться конденсат. Имеет очень высокую цену. Встречается редко.
Водяной кулер	Водяной радиатор + помпа  иногда в комплекте с бачком для воды	В зависимости от конструкции может потреблять малую мощность, иметь низкий уровень шума. Имеет очень малое термическое сопротивление.	В зависимости от конструкции может потреблять большую мощность, иметь высокий уровень шума. Имеет опасность разгерметизации. Некоторые части располагаются вне корпуса. Имеют очень высокую цену. Встречается редко.

Чтобы температура перестала для вас быть ограничивающим фактором, не жалейте денег на охлаждение. Охлаждение - основная проблема оверклокера. Хорошие брэндовые кулеры стоят очень дорого (от десяти и до ста долларов). При покупке такого кулера посчитайте, не дешевле ли будет обменять процессор на новый.

Существуют также и программные методы охлаждения.

Они основаны на том, что в современных процессорах реализованы энергосберегающие функции. Это означает, что если 800 МГц процессор работает в notepad, то ему вся мощь как бы и не нужна. На процессор подаётся специальный сигнал, отключающий некоторые его части (например, кэш второго уровня) и переводящий его в более экономное состояние. При долгом простое на процессор передаётся сигнал, заставляющий отключаться почти все его части и переводящий его в Sleep Mode. В таких энергосберегающих режимах процессор греется меньше. Для того, чтобы осуществить перевод процессора в энергосберегающее состояние требуется подать на него специальные сигналы. Операционные системы WinNT и Win2k сами умеют это делать, а вот для Win9x потребуются специальные утилитки, например, CPUIdle, Waterfall, The Rain.

Должен сказать, что перевод процессора в энергосберегающий режим посредством отключения неиспользуемых частей не является лучшим выходом. Представьте себе такую ситуацию. Вы смотрите DVD, процессор загружен на 60 процентов, и тут операционная система понимает, что можно сэкономить, отключив некоторые его части. Отключается часть процессора (например, L2 кэш), процессор не может обрабатывать необходимые данные и операционная система заново включает эти части. Дело в том, что система не знает, что лучше отключить, чтобы сэкономить электроэнергию. Как результат - выпадающие кадры при проигрывании видео. Более прогрессивный шаг предложила фирма Transmeta в своём процессоре Crusoe. Этот процессор при недостаточной загрузке просто понижает свою рабочую частоту, замедляясь и загружаясь на 100 процентов. В результате этого он потребляет меньше мощности и нагревается меньше. Никаких побочных эффектов типа выпадающих кадров видео это не вызывает. Нечто подобное предложила фирма Intel для своих мобильных процессоров Pentium III.

Ещё один из эффективных способов охлаждения - уменьшение питающего напряжения. При этом процессор начнёт потреблять меньше мощности и, соответственно, меньше греться. К сожалению, при пониженном питании процессор может просто не запуститься. О том, как изменить питание на процессоре читайте дальше.

При охлаждении видеокарт, как правило, применяются пассивные и активные кулеры, хотя известны случаи применения водяных кулеров и термоэлектрических модулей Пельтье. При охлаждении видеокарты чаще всего встречаются следующие проблемы: трудно снять установленный кулер, трудно укрепить новый кулер, или вентилятор, необходимо отвести тепло с задней стенки видеокарты, потеря PCI слота.

Итак, как же снять уже установленный на плате кулер? Если он прикреплен на пластиковых распорках, то это сделать довольно легко, и каждый сможет снять его. Если же кулер приклеен, то придётся отключить вентилятор, разогреть видеокарту (не огнём или паяльником, а интенсивной работой в Quake III) и попытаться снять его, пока он горячий. Как правило, в 90 процентах случаев это помогает. Если провода вентилятора впаяны в видеокарту, постарайтесь отпаять их непосредственно с видеокарты. Но будьте при этом осторожны и не повредите разводку.

Как лучше укрепить новый кулер? Для этого придётся попотеть. Прежде всего, надо раздобыть термопасту, или термоклей. Один из самых лёгких способов - использовать термоклей. Имея хорошую проводимость, он очень крепко посадит кулер на чип и будет удерживать его там вечно (если клей качественный). Если такой возможности нет, то на выход приходят резиновые жгутики. Их рекомендуется связать в двойное кольцо и укрепить вдоль (параллельно AGP порту) платы. Жгутики должны быть очень сильно натянуты. После, с помощью них укрепить кулер на чипе. Не забудьте перед этим смазать чип слоем термопасты. Есть ещё один способ, но он очень опасен и рекомендуется только тем, кто полностью отдаёт себе отчёт в том, что делает. Суть его в следующем: не все платы полностью заполнены разводкой. Обычно, по углам от чипа имеется неиспользуемое место. Здесь можно просверлить отверстия и, продев через них резиновые нитки, или жгуты, укрепить кулер.
Если установке кулера мешает расположенный близко к чипу конденсатор, или диод, то между чипом и кулером устанавливается повышающая прокладка - брусочек длиной и шириной с чип, а толщиной - с мешающий установке элемент (конденсатор, диод), выполненый из меди. Стороны, которыми он прилегает к чипу и кулеру смазываются термопастой, или термоклеем. Установка такой прокладки затрудняет крепление кулера, но делает его возможным. Этот шаг часто применяется для отвода тепла с задней станки видеокарты.

Иногда необходимо просто установить вентилятор на уже существующий радиатор. Способов для этого есть не мало. Один из них - взять вентилятор размером 40х40х10 от 486 и вкрутив шурупы между рёбрами, укрепить его на радиаторе. Такой способ не всегда подходит из-за различных размеров и конфигураций радиаторов. Поэтому я всегда был сторонником внешнего крепления. Суть внешнего укрепления вентиляторов состоит в том, что при помощи изготовленных из заглушек задней стенки кронштейнов вентилятор крепится непосредственно над чипом, или над видеокартой, параллельно материнской плате. В качестве кронштейнов можно использовать детали детских конструкторов. При таком креплении можно использовать любые размеры вентиляторов. Этот способ хорош и тем, что не наносит повреждений и царапин видеокарте, или радиатору на чипе. Недостаток у такого способа один - потеря одного, или нескольких PCI слотов.

Потеря PCI слота за счёт больших размеров кулера - обычное дело при охлаждении видеокарты. Никуда от этого не деться.

Также сейчас становятся популярными так называемые бловеры - устройства для откачки горячего воздуха из корпуса компьютера. Я мало встречал таких устройств, но те, что продаются у нас (чёрные, крепятся на задней стенке корпуса, занимая один PCI, ISA, или AGP слот) не приносят практически ничего кроме шума. Покупать их стоит только в маленькие корпуса, имеющие много "горячих" железок. Но вообще, бловеры - отдельная тема.

Итак, при охлаждении чипа, или процессора важно помнить:

Температура чипа не должна быть слишком низкой, или слишком высокой. Оптимальный вариант - от -10 до +40 ^оС.

Самый простой способ охлаждения - обычный кулер, или радиатор.

Между поверхностью радиатора и чипа не должно быть ничего кроме термопасты. Все наклеенные прокладки нужно содрать.

При выборе видеокарты стоит обратить внимание на тип и крепление кулера. Кулер должен иметь возможность сниматься.

Не стоит покупать дорогие кулеры, если замена процессора, или видеокарты на более новую обойдётся дешевле.

При установке вентилятора на установленный на видеокарте радиатор, лучше использовать внешнее крепление.