Реферат: Шум компьютера

КУЛЕРЫ

Разгон - рекомендовано ведущими собаководами:

Автор не несет ответственности за выход из строя процессора или каких-то других компонент, произошедший в результате разгона. Используя данные материалы в любых целях, конечный пользователь принимает на себя всю ответственность.
Материалы сайта представлены "as is".

• Ликбез по кулерам
• Самодельные кулеры
• Профессиональные кулеры
• Основные требования к кулерам
• Водяные кулеры
• Рекомендованные опытом кулеры
• Разгон кулеров

Ликбез по кулерам

Прежде всего, проведём некоторый ликбез по кулерам.

• Что такое кулер - кулер - это устройство, или совокупность устройств для охлаждения чего-либо. Кулер, как правило, состоит из радиатора и прикреплённого к нему вентилятора.
• Какие бывают кулеры - кулеры бывают активные и пассивные.
• Пассивный кулер - попросту говоря, обычный радиатор. Такие кулеры не потребляют электричества, не шумят и являются самыми дешёвыми. В основном, используются для охлаждения чипов видеокарт, системной логики и неразогнанных процессоров класса Celeron.

• Какой радиатор лучше - Существует мнение, что чем больше радиатор, тем он лучше. Это мнение не совсем верно. Количество теплоты, отводимой, радиатором напрямую зависит от площади его поверхности. Увеличить площадь поверхности радиатора можно двумя способами: непосредственно сделать его больше, или использовать рёбра. Рёбра радиатора значительно увеличивают его площадь. Чем меньше толщина рёбер и чем их больше, тем лучше. Идеальный вариант - большой радиатор с большим количеством очень тонких рёбер. Расположение рёбер также имеет значение. Рёбра, направленные только в одном направлении не так хорошо отводят тепло, как другие. Наилучший радиатор - игольчатый, где вместо рёбер используются частые иголки (не заострённые на конце). В этом случае площадь поверхности увеличивается. Площадка, которой радиатор прикасается к процессору, должна быть гладкой. Неровная поверхность образует полости, заполненные воздухом, что препятствует теплоотводу.
• Активный кулер - здесь мнения расходятся. Одни считают, что активный кулер - это радиатор с установленным на нём вентилятором. Другие считают, что активные - это те кулеры, которые выделяют холод (например, кулеры Пельтье). В этой статье мы будем называть активными и те и другие кулеры.
• Какие бывают вентиляторы - Все вентиляторы, используемые, в компьютерах используют постоянный ток. Вентиляторы можно разделить:
  По конструкции - на те, которые используют подшипники скольжения - Sleeve bearing и те, которые используют подшипники качения (шариковые) - Ball bearing.
  По способу подключения - на SMART - подключающиеся через MOLEX Connector и обычные, подключающиеся через стандартный PC-plug коннектор (использующийся в винчестерах).
  По размерам. Вентиляторы для кулеров выпускаются самых разных размеров. Наиболее распространённые - 50х50х10, 45х45х10, 60х60х25.
• Чем характеризуются вентиляторы - основные характеристики вентиляторов:
  Тип используемых подшипников. Обычно об этом написано на самом вентиляторе Sleeve - означает использование подшипников скольжения, Ball означает использование подшипников качения. Существует мнение, что вентиляторы на подшипниках качения издают меньше шума. Это не так. При нормальной работе уровень шума не зависит от типа подшипников. Вентиляторы на шариковых подшипниках более долговечны, меньше подвержены износу, развивают большую скорость. Вентиляторы на подшипниках качения быстро стареют. Перед смертью они начинают очень громко выть. Такие вентиляторы надо менять
  Уровень шума - этот параметр указан в документации на вентилятор. Обычно он составляет 29 - 36 дБ. Чем меньше шум, тем лучше.
  Потребляемая мощность - максимальная мощность, которую потребляет вентилятор. Иногда она пишется на самом вентиляторе, иногда на вентиляторе пишется потребляемый ток. В этом случае мощность можно рассчитать по формуле: P=12xI, где 12 - максимальное напряжение, подводимое к вентилятору, I -потребляемый ток. Обычно, потребляемая мощность составляет 0.8 -1.6 Вт. Обычно большая мощность соответствует большей частоте вращения.
  Частота вращения показывает количество оборотов в минуту, производимых пропеллером вентилятора. Измеряется в оборотах в минуту [rpm]. Обычно пишется в документации к вентилятору. Может быть измерена в SMART вентиляторах. Чем больше этот параметр, тем больше вентилятор перегоняет воздуха в минуту и тем больше производит шума.
  Количество воздуха, перегоняемого в минуту. Измеряется в кубических футах в минуту [CFM]. Пишется в документации. Чем больше этот параметр, тем эффективнее вентилятор.
• Как подключаются вентиляторы - вентиляторы для компьютерных и кулеров имеют два типа подключения - через PC plug коннектор и через MOLEX коннектор.

• PC plug коннектор представляет собой стандартный четырёхпроводный коннектор, используемый в большинстве компьютерных устройств. Преимущества его в том, что его использование позволяет подключить практически неограниченное число вентиляторов. Также при его использовании можно регулировать потребляемую вентилятором мощность. PC plug имеет четыре провода - два провода заземления (чёрных), провод с потенциалом 5 В и провод с потенциалом 12 В. Если ваш вентилятор раздражает вас своим шумом, то можно уменьшить подаваемое ему напряжения до 7В, или 5В. Для этого в первом случае его надо присоединить к двум крайним проводкам - красному и жёлтому, а во втором случае - к красному и одному из чёрных проводков. При этом соблюдайте полярность, а то ваш вентилятор будет крутиться в другую сторону (а зачастую вообще не крутится, что наблюдалось у кулеров Titan).

• MOLEX коннектор - более новый. Он позволяет подключать вентиляторы к материнской плате, автоматически управлять потребляемой мощностью вентилятора и отслеживать частоту вращения вентилятора. Недостатки этого коннектора - ограниченное количество подключаемых вентиляторов, зависящее от материнской платы, невозможность вручную уменьшить потребляемую мощность. Преимущества в том, что при достаточном охлаждении материнская плата понижает напряжение на вентилятор, он потребляет меньше мощности и, как следствие, меньше шумит. Также с помощью MOLEX коннектора есть возможность следить за частотой вращения вентилятора, но при условии, что в вентиляторе установлен датчик Холла.
• Термическое сопротивление - основной параметр, характеризующий работу кулера в целом. Термическое сопротивление измеряется в градусах Цельсия на Ватт (°C/W). Эта величина показывает, насколько изменится температура процессора при увеличении им потребляемой мощности на 1 Вт. Например, если кулер имеет термическое сопротивление 2 °C/W и CPU потребляет 20 Вт, то его температура составит 40 °C. Чем меньше эта величина, тем лучше. Обычно, кулеры имеют термическое сопротивление 1-2 °C/W.

Итак, теперь можно дать определение, что же есть хороший кулер. Хороший кулер - это кулер, который хорошо охлаждает процессор.

Самодельные кулеры

Один из вариантов недорого, но эффективного кулера представлен ниже. Celeron 300A upto 450, подвисающий при долгой работе со стандартным кулером, прекрасно работал с таким модернизированным.

Получившийся монстр состоял из двух стандартных селероновых радиаторов, усаженных по обе стороны камня, плюс на каждом из них для лучшего нагнетания воздуха на решётку стоит сверху еще по одному кулеру. Как показывает практика, подобное спаривание вентиляторов увеличивает поток нагнетаемого на радиатор воздуха почти вдвое, а когда попадаются достаточно мощные кулера, то и более. Радиатор, сидящий на камне с фронтальной стороны для максимальной теплоотдачи крайне необходимо посадить на термопасту КПТ-8. Начинив подобным образом проц можно спать спокойно – по крайней мере, у меня и у всех, кого знаю, подобные монстры отлично вкалывают вообще без глюков, по крайней мере, если и возникает прецедент, то не по причине перегрева камня. У этого метода ещё один значительный плюс – если вдруг выходит из строя один из кулеров, то его живой сосед сверху/снизу не даст умереть/повиснуть камню.

Техника пришпиливания кулеров одного к другому проста до безобразия. Берем тот из двух, который предполагается поставить верхним, и паяльником буквально выжигаем в местах крепления двух винтов проушины таким образом, (как показано на фотке) чтобы закручиваемый туда впоследствии шуруп (или винт) садился в гнездо максимально глубоко. Делается это для того, чтобы можно было прикрутить оба кулера к радиатору стандартными шурупами 1,8 мм, а не искать четырёхсантиметровые гвозди. Затем берем немного оставшейся после зажаривания кулера пластмассы и аккуратно приплавляем в места крепления двух других винтиков. Делается это для создания 1мм. зазора между кулерами (если слепить их намертво, они будут задевать друг друга). Для той же цели необходимо поставить на оба закручиваемых болта шайбы.

PPGA-шный селерон довести до ума ещё проще, чем старый добрый слотовский. Вся задача их успешного охлаждения сводится к тому, чтобы найти максимально большой радиатор. Самый легкий вариант - купить рулезную штучку под названием Мега-кулер (правда стоит на 2$ в среднем дороже обычного вентилятора).
Я нашёл иной путь - мне посчастливилось откопать на одной "железной фирме" радиаторную решетку аж 2,5 см. высоты по обычной цене. С двумя кулерами на ней, селерон-400 на Iwill-BD100 успешно мутировал в "шестисотый", правда, пришлось поднять напряжение на 0,2В и отключить L2-кэш (об этом в разделе проблемы). Но результат даже с отключенным кэшем впечатлил. Работало, кстати, стабильно.

Теперь перейдём к пентиумам II / III. С ними можно поступать так же, как и с их братьями меньшими, с той лишь разницей, что их приходится подвергать раздеванию - снимать пластмассовый кожух. С некоторых пор, к большому сожалению, торгующие железом конторы просекли эту фишку, и теперь обклеивают продаваемые камни со всех сторон вдоль и поперёк гарантийными лейблами, срывание которые, как известно, чревато потерей гарантии на процессор. Это обстоятельство даже заставило меня пересесть на Celeron. Однако после я об этом сильно пожалел, увидев радиатор для P2 в форме цельного бруска, на который можно было посадить в сумме аж 4 кулера (2х2). Представляете, какие тут открываются возможности! Это недорогие варианты решения проблемы, существуют также фирменные кулеры.

Профессиональные кулеры

• Alpha
• CoolerMaster
• GlobalWin - VOS32
• TurboCooler
• AAVID
• TennMax
• AVC
• ElanVital

Какие проблемы испытывают современные кулеры?

Основная проблема - в недостаточном термическом сопротивлении. Другими словами, кулеры не могут должным образом охладить разогнанные процессоры. Уже никого не удивишь кулером, несущим на борту два вентилятора. Увы, и этот способ не всегда является эффективным. Другое дело - тип вентилятора. Все современные брэндовские кулеры идут с установленными на них вентиляторами размером 60х60х25, или 50х50х20. Такие вентиляторы больше шумят, но и перегоняют больше воздуха. Вентиляторы больших размеров ставить неудобно, да и нецелесообразно - ведь тут уже вопрос упирается в радиаторы. Размеры радиаторов уже давно превысили размеры самих процессоров в разы. Японская фирма ALPHA выпускает самый большой на сегодняшний день кулер для процессоров Pentium II/III.

Этот кулер имеет рёбра длиной около 60 мм и вентиляторы размером 60х60х25, укреплённые сверху над кулером. Что достигается таким образом? Самая высокая производительность из всех вентиляторных кулеров. Но здесь есть и проблемы. Масса всей конструкции составляет около 600 грамм, кулер устанавливается не на все материнские платы (на некоторых он просто упирается в DIMM слоты, или в чипсет) и не во все корпуса. При перевозке компьютера производители рекомендуют вынимать кулер вместе с процессором и перевозить отдельно, так как он создаёт большую нагрузку на процессор и поэтому может нанести повреждения при тряске. Вот мы и подошли к одной из главных проблем всех современных кулеров - проблеме совместимости. Почему бы ни сделать просто огромный радиатор? Да потому, что уже при определённых размерах его установка затрудняется из-за особенностей материнских плат.
Вторая проблема связана с вентиляторами, рассчитанными на использование с SECC II процессорами. Здесь для эффективного охлаждения чипов кэша используется специальная конструкция радиатора, именуемая VentSink. Суть её в том, что воздух, направляемый вентиляторами, при проходе через рёбра направляется прямо на микросхемы кэша через специальные отверстия в основании радиатора.

Таким образом, можно не беспокоиться за перегрев кэша. Теперь мы можем определить основные требования к кулерам.

1) Кулер должен обладать низким термическим сопротивлением и обеспечивать должное охлаждение.
2) Кулер должен обладать совместимостью - ставиться на все материнские платы и во все корпуса.
3) Если это кулер для SECC II процессоров, то он должен охлаждать микросхемы кэша.
4) Кулер должен иметь хорошее крепление - легко ставиться на процессор и легко сниматься.

Что насчёт процессоров? Современные процессоры Pentium III, AMD K7, Celeron выделяют слишком большое количество теплоты. Даже, несмотря на то, что фирмы-производители процессоров всё время понижают питающее напряжение, каждый последующий процессор греется сильнее. И поэтому кулеры для каждого нового процессора должны совершенствоваться. Вы видели официальный кулер для AMD K7? Так вот, это кулер фирмы CoolerMaster, модель DP5-5f53-m2. Вот его фотография.

Это просто монстр, а не кулер. Он был разработан для SECC I процессоров (таких, как Pentium II), но благодаря высокой производительности было решено использовать его и для Athlon. Посмотрите на этот вентилятор. Он имеет размеры 50х50х15, имеющий частоту вращения 5400 rpm, мощность 1.2 Вт и производительность 14.3CFM. И как бы странно он ни выглядел, это только начало. Ведь Athlon имеет устаревший SECC I корпус, где радиатор соприкасается не напрямую с процессором, а со специальной пластиной. Поэтому здесь охлаждение не такое эффективное, как в корпусах SECC II, которые используют процессоры Pentium III. Это сподвигает производителей кулеров ставить более мощные вентиляторы и максимально улучшать радиаторы кулеров.

VOS32

Что мы имеем в итоге? Посмотрите на новый кулер от фирмы GlobalWin. В ближайшее время он поступит в продажу. Этот кулер предназначен для установки на новые процессоры. Он может быть монтирован как на SECC I процессоры, так и на SECC II.

Кулер имеет просто гигантский игольчатый радиатор размером 118х75х45, на котором установлены два вентилятора размером 60х60х25. Вентиляторы установлены не посередине, а в верхней части кулера для того, чтобы обеспечить совместимость со всеми материнскими платами. Крепление сделано таким образом, чтобы обеспечить возможность установки как на SECC I, так и на SECC II процессоры.

Как видно, радиатор имеет конструкцию "Ventsink" и обеспечивает доступ свежего воздуха к чипам кэша процессора SECC II.

На процессоры, имеющие корпус SECC I (старые (Klamath) Pentium II, Athlon), SECC II (более новые (Deschutes) Pentium II, PentiumIII), а также на процессоры, имеющие корпус SEPP (слотовые версии Celeron) можно поставить кулеры, имеющие большой радиатор. А что делать с более маленькими процессорами, использующими Socket 7 (AMD K6), Socket 8 (Pentium Pro), Socket 370 (Celeron) и Coppermine? Ведь здесь почти всегда нет возможности установить радиатор, превышающий по ширине и длине размеры процессора (исключение, когда вы используете переходник SLOT1 - Socket 370). В таком случае вам придётся изменять высоту радиатора. Но и здесь есть свои лимиты.

TurboCooler

Но и для таких маленьких и "горячих" процессоров есть свои решения. Например, Hewlett Packard продаёт компьютеры с процессорами, потребляющими до 100 Ватт. Очевидно, что им пришлось разрабатывать собственное решение для охлаждения системы. Все эти кулеры были запатентованы и продавались только с компьютерами HP. Но несколько месяцев назад фирма HP решила заработать на этом деньги через дочернюю компанию HP Polarlogic . В настоящее время Polarlogic не продаёт кулеры для PC, однако в будущем они планируют выпустить серию кулеров для процессоров Xeon.

Новые кулеры носят название TurboCooler. Как сделать хороший кулер? Можно пойти двумя путями - увеличить размеры радиатора, или поставить более мощный вентилятор. HP применила на практике оба способа. Их радиатор имеет очень большие рёбра, окружающие вентилятор со всех сторон и расположенные именно под тем углом, под которым вентилятор гонит воздух. Именно поэтому не создаётся турбулентного эффекта, увеличивается поток воздуха, проходящего через радиатор и уменьшается шум. Технология изготовления радиатора также отличается от остальных. Радиатор выплавляется, а не штампуется, поэтому на нём меньше углов и заусенцев, создающих шум.

Теперь рассмотрим, как он работает.

Конструкция радиатора представляет собой цилиндрическое тело. Стенки цилиндра одновременно выполняют роль рёбер радиатора. Рёбра загнуты точно по направлению движения воздуха от вентилятора, чтобы создавать как можно меньшее сопротивление и шум. Из-за того, что рёбра радиатора располагаются не вертикально, а загнуты под углом, они имеют значительно большие размеры и занимают меньше места. А благодаря их расположению, воздух равномерно проходит по всей длине ребра и охлаждает радиатор.

На рисунке справа показан воздухоток через кулер. Как мы видим, холодный воздух поступает с верхней части кулера, ускоряется вентилятором и выводится в нижней части. При выходе из кулера воздушный поток имеет скорость 3.5 метра в секунду и толщину порядка 10 мм. Выходящий воздух можно использовать для охлаждения различных компонентов вокруг процессора. Иллюстрация показывает установку кулера на SECC II процессор. Как видно, кулер занимает место, сопоставимое с размерами ядра процессора. При установке дополнительных радиаторов на микросхемы кэша SRAM, можно добиться того, что выходящий воздух будет охлаждать и кэш.

HP TurboCooler показывает лучшие результаты - оптимальный выбор для разогнанного PPGA процессора. Проблема в том, что этот кулер был разработан для компьютеров HP, поэтому он поставляется без креплений. Но эта проблема решаема при помощи термоклея, которым его можно приклеить к процессору. Ещё в Cети появились сведения, что кто-то продаёт эти кулеры с креплениями, позволяющими устанавливать их как нормальные кулеры. Но это уж кому как повезёт. Тем более что наши люди на выдумки хитры. Так что если вы настолько "advanced", чтобы купить этот кулер, то вы сможете его прикрепить. Другая проблема в том, что из-за своих размеров этот кулер поместится не на все материнские платы (такие как ASUS P5A, P5A-B, ABIT BP6) - тут уж ничего не поделаешь.

Этот кулер обладает очень высокой совместимостью TurboCool можно поставить практически на все переходники Slot1-PPGA. При этом он не будет блокировать DIMM-слотов, как другие кулеры. Он также с лёгкостью уместится и на Socket-x материнских платах.

Плюсы таких кулеров налицо: высокая производительность, низкий уровень шума и высокая совместимость.

Однако иногда даже такие решения не позволяют охладить компьютерные процессоры. Несколько месяцев эта идея казалась просто сумашедшей. Да, фирма Innovalue продаёт водяные кулеры для компьютеров.
Здесь нужно сказать, что отведение тепла с помощью воды - отличная идея. Даже атомные реакторы охлаждаются водой, что говорить про компьютерные процессоры?

Водяные кулеры

Модель SCC-01 может быть использована для процессоров AMD-K5, K6, K7, всех моделей Pentium и Celeron. Кулер имеет шесть каналов, по которым протекает поток воды. Он крепится на процессор при помощи специальных креплений из нержавеющей стали. В комплект входят: 3 метра силиконовой трубки, 15 г. термопасты, 2 куска липкой ленты. Перед установкой кулера на процессор рекомендуется проверить, не протекает ли где вода, и если такое случается, устранить неполадку. Ведь фирма не несёт ответственности за принесённые кулером повреждения.

Для полноценной подачи воды в кулер здесь же предлагается водяной насос производительностью до 200 литров в час. Полностью совместимый с SCC-01, он помещается под воду и работает там сколь угодно долго. Только вот 200 литров в час - это почти что ванна. Это значит, что для работы нужно обеспечить всегда наполненную ванну с водой. Тогда кран воды должен иметь как минимум не меньшую скорость потока, чтобы через два часа ванна не опустела. Тогда возникает вопрос: зачем использовать водяную помпу, когда можно подключить кран к кулеру напрямую?

А вот это - уже полноценный HI-END водяной кулер. На этом кулере использован вентилятор от блока питания AT корпуса. Сам кулер скорее напоминает автомобильный радиатор. И отчасти это верно. Ведь трубки, по которым идёт вода, соединены с тонкими пластинчатыми рёбрами, которые в свою очередь обдуваются воздухом от вентилятора. Что меня здесь удивило, так это то, что диаметр входной и выходной трубки намного меньше диаметра остальных трубок. Зачем? Зачем делать трубки радиатора большего размера, ведь давление и поток воды определяются входной и выходной трубками?

Фирма Innovalue предупреждает, что использование водяных кулеров связано с некоторым риском для компьютера, и что за это она никакой ответственности не несёт. Однако тут же оговаривается, что при правильном использовании риск больше, чем при использовании обычного "воздушного" кулера.

Однако есть более эффективные кулеры, которые позволяют действительно охладить процессор. Это и есть те активные кулеры, про которые я рассказал вначале статьи. Они выделяют холод. Я не буду рассказывать про различные криогенные HI-END кулера стоимостью несколько сотен долларов. Я расскажу Вам про чудо мысли 19 века: эффект Пельтье и про постороенные на этом эффекте элементы Пельтье

Рекомендованные опытом кулеры

Какие кулеры можно порекомендовать для приобретения в российских условиях? Зарекомендовавшими себя моделями можно назвать следующие кулеры: AAVID, ElanVital, TennMax, AVC . Кулеры AAVID очень часто лепят к боксовым процам известнейшие производители. У меня стоит уже больше года AAVID - оставляет хорошее впечатление, по крайней мере, я пока не cобираюсь его менять :).

.