קירור משופר של מעבדים. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

קירור משופר של מעבדים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מחשבים

לאחרונה, הנוהג של "אוברקלוק" מיקרו-מעבדים, כלומר להפעיל אותם בתדר שעון גבוה יותר ממה שנקבע על ידי היצרן, הפך לנפוץ. זה מבוסס על הרזרבה הגדולה של היכולות הטכניות של המעבדים ולעתים קרובות (אם שבבי לוח האם מאפשרים זאת) מוצדק לחלוטין. יתר על כן, מעבד מהיר עולה הרבה יותר מאשר אנלוגי איטי. עם זאת, אחד המכשולים העיקריים להגדלת תדר השעון הוא התחממות יתר הבלתי נמנעת של המעבד, מה שמצריך פיזור חום משופר ממנו.

קודם כל, בואו נבין מדוע הטמפרטורה של המיקרו-מעבד עולה עם הגדלת תדר השעון ולאילו צרות זה מוביל.

ההספק שצורך המעבד מאספקת החשמל ומתפזר כחום לחלל שמסביב מורכב משני מרכיבים: סטטי ודינמי. החלק הסטטי של הכוח נצרך על ידי אלמנטים לוגיים שנמצאים במצב יציב. באופן כללי, זה תלוי במצב של האלמנט (לוגי 0 או 1), אבל מכיוון שיש מיליונים מהם במעבד, בממוצע הוא נשאר קבוע.

כוח דינמי מושקע בהעברת אלמנט לוגי ממצב אחד לאחר. בשלב זה, הטרנזיסטורים היוצרים את האלמנט נפתחים ונסגרים, הקיבולים של הצמתים והמעגלים המחברים נטענים מחדש, ומתרחשים תהליכים נוספים הגורמים לעלייה קצרת טווח בצריכת החשמל. אנו יכולים להניח שחלק מסוים מהאנרגיה החשמלית נצרך עבור כל מיתוג. ככל שהתדירות שהאלמנט מחליף גבוה יותר, כך הוא צורך יותר מנות כאלה ליחידת זמן ופיזור ההספק גדול יותר.

יש לומר שהיחס בין כוח דינמי וסטטי אינו זהה עבור סוגים שונים של אלמנטים לוגיים. לדוגמה, לאלמנטים המהירים ביותר של ה-ECL (לוגיקה משותפת) אין למעשה רכיב דינמי וצריכת החשמל שלהם כמעט בלתי תלויה בתדר. רכיבי מבנה CMOS, להיפך, כמעט ולא צורכים אנרגיה במצב סטטי. כל צריכת החשמל היא דינמית ופרופורציונלית ישירה לתדר המיתוג. סוגים אחרים של היגיון תופסים עמדת ביניים. כל LSI, כולל מיקרו-מעבד, מכיל אלמנטים רבים, לפעמים מסוגים שונים, וכמות האנרגיה התרמית המשתחררת תמיד תלויה במידה זו או אחרת בתדר ההפעלה (שעון), ועולה עם עלייתו.

כידוע, התחממות יתר של מערכת יוצרת חום, כלומר הפרש הטמפרטורות בין פני השטח שלה לבין הסביבה, הוא פרופורציונלי להספק המתפזר. מפתחים ויצרנים של מיקרו-מעבדים לוקחים זאת בחשבון כאחד הגורמים הקובעים את תדר השעון המרבי המותר. ככל שתדר השעון עולה, הטמפרטורה של המיקרו-מעבד תגדל בהכרח. גם אם אנו מזניחים "שריפה" טריוויאלית - כישלון מוחלט של המיקרו-מעגל, התחממות יתר מובילה לתוצאות לא נעימות מאוד.

ככל שהטמפרטורה עולה, מאפייני חסינות הרעש של אלמנטים לוגיים מתדרדרים. זה קורה בגלל העובדה שההתנגדות של טרנזיסטורים פתוחים עולה, וסגורים פוחתת. כתוצאה מכך, הרמות של 1 ו-0 לוגי מתקרבות וההפרעה, שהמשרעת שלה בטמפרטורה רגילה לא הספיקה להחלפת האלמנט, הופכת למסוכנת. הוכח שקיימת טמפרטורה קריטית מסוימת, שמעליה ההסתברות לכשל עולה בחדות (לדוגמה, מערך בסדר גודל של 10-15 h-1 ל-10-7 h-1), אם כי האלמנט ממשיך להפעיל. עבור מעבד Pentium II המכיל 7,5 מיליון טרנזיסטורים, זה אומר שתקלות יתרחשו כמעט כל שעה.

כשל לפעמים לא מורגש, ומקלקל, למשל, רק ספרה אחת של תוצאת החישוב. במקרים מסוכנים יותר, זה מביא לכך שמחשב הבקרה מוציא פקודה שגויה לאובייקט המנוהל. כאשר תקלה משחיתה פקודת קפיצה בתוכנית מבצעת, המחשב בדרך כלל קופא ומבצע רצף חסר משמעות של פקודות. הקפאה יכולה להיות קשורה גם להתמוטטות תרמית של רכיבי המעבד הטעונים ביותר. תקלה כזו היא בדרך כלל הפיכה, ולאחר קירור במצב כבוי, ביצועי המחשב משוחזרים.

מניסיוני האישי (יש לי AMD 5x86/133, מאוברקלוק ל-160 מגה-הרץ), אני יכול לומר שכשהמאוורר נכבה בטעות, המעבד קפא לאחר עבודה של שמונה שעות, אך לאחר הפעלת המאוורר הכל חזר ל נוֹרמָלִי. מדידות (באמצעות מדחום רגיל) הראו שהמעבד החל לקפוא בטמפרטורות פני השטח מעל 41°, ועבד כרגיל ב-40°.

לפיכך, התחממות יתר של המיקרו-מעבד מביאה לעלייה בעוצמת התקלות בהפעלתו ואף לכשלים. כל זה חייב להיות מובן היטב ולקחת בחשבון כאשר מנסים לבצע overclock של המעבד למהירויות שעון גבוהות יותר. המסקנה העיקרית היא זו. שיש צורך לדאוג לסלק את כמות החום המוגברת ולקרר את המעבד לטמפרטורה מתחת לקריטית.

לקירור משתמשים בכיורי קירור - לוחות מתכת עם משטח גדול מספיק. למרבה הצער, היעילות של גוף קירור אינה עולה ביחס לשטחו. זה גדל על ידי ניפוח מאוורר על פני השטח של גוף הקירור. יש לומר שרוב המעבדים המשמשים במחשבים מודרניים נועדו לעבוד עם גוף קירור מפוצץ (זה נקרא "מצנן" מהמילה מגניב), שבלעדיו אסור להפעיל אותם. אז אנחנו יכולים לדבר רק על הגדלת היעילות של המכשיר הזה.

למרבה המזל (או למרבה הצער), יש שמורה. בשל חוסר אחידות המשטח, גוף הקירור הסטנדרטי אינו מתאים היטב למארז המיקרו-מעבד; שכבת אוויר נשארת ביניהם, ומונעת העברת חום. ניתן להפחית את ההתנגדות התרמית (מה שנקרא מקדם המידתיות בין הפרש הטמפרטורות בגבולות השכבה לבין ההספק התרמי המועבר, הנמדד במעלות לוואט) של השכבה על ידי הפיכתה לדקה יותר ומילויה בחומר אשר מוליך חום טוב. הראשון מושג על ידי שחיקה של משטחי המגע, השני על ידי שימון אותם עם משחה מיוחדת.

כדי להשיג את המטרה שלך, תצטרך לעבוד קצת. מניחים נייר זכוכית על משטח שטוח (עדיף לקחת דף זכוכית) ו... לאחר הרטבתו היטב בשמן מכונות ויישורו, להבריק את פני השטח של גוף הקירור. צמוד למעבד. יש לעשות זאת מבלי ללחוץ בתנועה מעגלית, להוסיף שמן כל הזמן ולהפוך את החלק כך. כך שכל משטח המגע התרמי משייף באופן שווה. אתה צריך להתחיל עם נייר זכוכית גס, לעבור בהדרגה לנייר זכוכית עדין יותר (עד "אפס"). כאשר המשטח הופך למראה מט באופן אחיד, אתה יכול להפסיק את השיוף ולמרוח משחה מוליכת חום.

משחת KPT-8 נמצאת לפעמים במבצע, אבל זה קורה לעתים רחוקות ולא בכל מקום. אם אין לך את זה, אתה יכול להסתפק באמצעים מאולתרים. מכל הנוזלים, לכספית יש את המוליכות התרמית המרבית, אך בשל רעילות האדים, מוליכות חשמלית ופעילות כימית גבוהה, אין להשתמש בה. אחריהם מגיעים מים (מוליכות תרמית 0,648 W/mrad.), אך הם מוליכים חשמלית ומתאדים במהירות. מבין הנוזלים שאינם מתייבשים, מוליכות תרמית היא מקסימלית עבור גליצרין (0,283 W/mrad.). בנוסף, הוא עולה עם עליית הטמפרטורה (עבור נוזלים אחרים הוא יורד).

קח קצת גליצרין והוסף לו בערך פי שניים מנפח אבקת האלומיניום. טוחנים ומערבבים היטב את התערובת ליצירת משחה הומוגנית, צמיגה, בצבע כסף. הוא צריך להיות דביק וניתן למריחה, אך לשמור על צורתו ולא להתפזר. משחה זו אינה מוליכה חשמל. אבל אתה עדיין צריך להימנע מלקבל אותו על לוחות מחשב וסיכות מיקרו-מעגלים. בעזרת מברשת, מרחו כמות קטנה של סנפירים על משטחי המגע של המעבד ושל גוף הקירור. יש אנשים שמנסים להפיץ יותר, מתוך אמונה תמימה שמאחר שהמשחה מוליך חום. יש למרוח אותו עבה יותר. בדיוק להפך, כמה שפחות יותר טוב. יש צורך שהשכבה תהיה דקה ככל האפשר ותכסה את שני המשטחים באופן שווה, תחליף אוויר ותמלא את כל האי סדרים.

התקן בזהירות את גוף הקירור על המעבד והזיז אותו מעט (במקום זאת) כדי לעקור את כל האוויר והמשחה העודפת שנותרו במרווח. אל תשכחו לחבר עליו את גוף הקירור והמאוורר ולחבר אותו. עכשיו הכל מוכן. כדי לבדוק, הפעל את בדיקת המעבד במערכת Troubleshooter למשך כמה שעות, ואם לא נמצאו כשלים, תוכל לעבוד בשקט.

מחבר: I. Korznikov, יקטרינבורג

ראה מאמרים אחרים סעיף מחשבים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

עכבר המחשב המהיר ביותר 08.02.2021

Razer הוציאה עכבר לגיימרים עם ביצועי שיא. ה-Razer Viper 8K הוא העכבר המהיר ביותר בשוק, לפי החברה.

המכשיר, שנוצר על ידי חברה אמריקאית, פועל בתדר של 8000 הרץ, כלומר הוא מקבל נתונים מהחיישן שמונה אלפים פעמים בשנייה. זה מהיר בערך פי שמונה מתדר החיישנים בעכברי מחשב רגילים. העלייה במהירות נבעה מטכנולוגיית HyperPolling, שאוספת נתונים מחיישן אופטי ומעבירה אותם למחשב באמצעות מיקרו-בקר USB מהיר.

זמן האחזור של החיישן האופטי הצטמצם מ-1 אלפית שנייה ל-1/8 אלפית השנייה. Razer אומר שאי אפשר להעריך את המהירות הזו בעין בלתי מזוינת, אבל אתה יכול להבחין בתנועת סמן חלקה יותר והיעדר מיקרו-לאגים בפעולה.

שאר ה-Razer Viper 8K לא השתנה בהשוואה לגרסה הקודמת של המכשיר. הדגם קיבל את הדור האחרון של מתגים אופטיים, חיישן אופטי Focus+ העדכני ביותר, גוף קל משקל, חוט SpeedFlex, שמונה כפתורים ניתנים לתכנות, חמישה פרופילי משתמש.

גם העלות של ה-Razer Viper 8K תישאר ברמה של הדגם הקודם. אתה יכול לקנות עכבר לגיימרים ב-$80.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מעבד 168 ליבות-אנלוגי של רשת עצבית

▪ שבבי זיכרון Elpida XDR DRAM

▪ במבוק הוא הצמח הטוב ביותר לטיהור אוויר

▪ כלבים מבינים מילים ואינטונציות בדיוק כמו בני אדם

▪ ריהוט רובוטי מאיקאה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק באתר חשמל למתחילים. בחירת מאמרים

▪ מאמר לזרוח עם היעדרותך. ביטוי עממי

▪ מאמר אילו ציפורים בשנת 1995 אילצו את נאס"א לעכב את השיגור של המעבורת Discovery? תשובה מפורטת

▪ מאמר עובד Shopcar. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה