АРХИВ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА «МОЙ КОМПЬЮТЕР» ЗА 2003 ГОД

Некоторые не любят погорячее

• Все журналы \ Номер 24/247 `2003 от 16.06.2003 \ Некоторые не любят погорячее

Виталий КЛЕЦКО klezko@inbox.ru

Вот и пришло тепло! Солнце, воздух и вода... На термометре 25°С… Что, оверклокеры, содрогнулись?! А вы, счастливые обладатели Athlon’ов и «высокооборотистых» Pentium’ов? Рука боится потрогать температуру корпуса? Если это так, значит, пора в путь-дорогу к ближайшей точке с компьютерными «холодильниками». Время покупать новые кулеры :-).

Зачем это нужно?

Мое знакомство с кулерами началось с моего первого компьютера. Им был Pentium 120 МГц. Ему на смену пришел Pentium II, далее Celeron, после чего Pentium III, потом опять Celeron и, наконец «апогей апофиёза — Pentium 4 :-). Вплоть до покупки последнего я прекрасно обходился стандартными кулерами Intel. Поставляемые в BOX-версии с процессором, они прекрасно справлялись с функцией охлаждения. Даже несчастный 333-й Celeron, работающий на 500 МГц, вполне удовлетворялся «родным» кулером. Однако с приходом в мою жизнь понятия «гигагерц» я пересмотрел свои взгляды на процессы охлаждения :-). Если сейчас температура воздуха в квартире около 20 градусов, а мой «камень» при загрузке нагревается до 47–48 градусов, то справедливо будет предположить, что с повышением температуры наружного воздуха до 30 градусов, температура процессора также увеличится примерно градусов на 10. А это уже 58 по Цельсию выше нуля! И уже совсем рядом та черта, за которой процессор начнет снижать «обороты» для проветривания «мозгов». Разве ради этого я отдавал за него такие немалые деньги? А ведь 1.8 ГГц-овые (400 МГц QPB) «пни», как у меня, прекрасно разгоняются до 2.4 ГГц (533-МГц шина), что сопровождается дополнительным повышением температуры чипа на 5–7 градусов.

Такая ситуация, наверное, знакома многим пользователям. Осмелюсь предположить, что купленные в последние 7–8 «холодных» месяцев компьютеры на базе современных Athlon и Pentium 4 потребуют замены установленного кулера уже этим летом. Если, конечно, вы используете ПК на полную катушку, а не для набора текста, чем, собственно говоря, я сейчас и занимаюсь :-).

Итак, вы установили что температура вашего процессора подозрительно высока. Значит, необходимо срочно предпринять какие-то меры. В первую очередь, конечно, следует попытаться правильно (с нормальной термопастой и без перекосов) установить старый кулер, отвечающий за охлаждение сердца вашей системы — процессора (охлаждение видеокарт, винчестеров и т.п. — тема отдельного разговора). Если же вы видите, что старый кулер не справляется со своими обязанностями, то выход один — заменить его. Для чего организуется поход в ближайший компьютерный магазин, и… И ваши глаза разбежались от многообразия предлагаемых кулеров. От алюминиевых до медных, от тихих до шумных, от огромных до миниатюрных, от круглых до квадратных, от ослепительно красивых до неприметных. Да, сегодня даже на нашем рынке выбор кулеров довольно велик, и отдать предпочтение какой-то определенной модели очень трудно. Еще большую путаницу в умы искателей вносят всевозможные «независимые» обзоры, тесты, рейтинги и т. п. Что же выбрать, кому отдать предпочтение, на что потратить свои деньги? Я затрудняюсь ответить на этот вопрос :-). Также в данной статье я не хочу давать советы по выбору того или иного девайса. Я просто постараюсь ознакомить вас с основным «парком» кулеров и по возможности осветить основополагающие конструктивно-технологические моменты различных охладителей. Право последнего слова остается за вами.

Компаний, выпускающих кулеры, довольно много. Но принципы «созидания» для всех девайсов такого рода одинаковы. Поэтому вкратце остановимся на типах радиаторов и вентиляторов — основных составляющих кулеров.

Сайты производителей современных кулеров:

http://www.Coolermster.com

http://www.Maxtronweb.de

http://www.Molex.com

http://www.Zalman.co.kr

http://www.Titan-cd.com

http://www.Glacialtech.com.tw

http://www.Igloo.ru

http://www.Thermaltake.com

http://www.Evercool.com.tw

http://www.Spirecoolers.com/frames.html

Радиаторы

Это основная часть кулера. Грамотно спроектированный, качественно изготовленный и правильно установленный радиатор не позволит сгореть вашему процессору, даже если выйдет из строя вентилятор. И наоборот, некачественное изделие либо неверная установка радиатора создадут вам большие проблемы.

В данное время на рынке присутствуют всевозможные виды радиаторов. Классифицировать их принято по методу изготовления. Однако существуют параметры, присущие всем типам данных продуктов, — это продуманность конструкции и качество изготовления. Если о первой характеристике судить довольно сложно (при визуальном осмотре), то на качество изготовления можно и нужно обращать внимание. Посмотрите на рисунке 1, разве изделие с таким уровнем доводки может быть некачественным?

Прессованные радиаторы (рис. 2) — наиболее дешевые и самые распространенные на рынке. Основной материал, используемый при их производстве, — алюминий. Изготавливаются такие устройства методом прессования, который позволяет получить достаточно сложный профиль оребренной поверхности и достичь хороших теплоотводящих свойств. К сожалению, теплопроводные свойства алюминия не позволяют применять данный тип радиатора для особо горячих процессоров.

   

Точеные радиаторы (рис. 3) производятся при помощи механической обработки заготовок, обычно медных, и отличаются отличной тепловой эффективностью. Это довольно дорогие изделия. Именно высокая стоимость не позволяет им вытеснить с рынка все остальные типы радиаторов.

Компромиссом между этими двумя видами являются составные радиаторы (рис. 4). В подошву недорогого прессованного алюминиевого радиатора закрепляют медное основание. Так как теплопроводность меди выше, чем у алюминия, то отвод тепла от процессора по меди происходит быстрее, и уже потом оно более равномерно распределяется по алюминиевому радиатору. Эффективность у такого типа радиаторов, конечно, хуже, чем у полностью медных (на самом деле они не полностью медные :-), а изготовлены из сплава с высоким процентным содержанием меди, то есть попросту говоря бронзовые —прим. ред.). Но зато и цена таких изделий процентов на 30–40 ниже. К сожалению, при плохом сопряжении поверхностей меди и алюминия эффективность подобных радиаторов может сильно ухудшиться.

   

   

Разновидностью составных являются наборные радиаторы (рис. 5). Они отличаются довольно интересным технологическим исполнением. На базовом медном основании (цилиндре) радиатора пайкой или с помощью термопасты закрепляют тонкие пластины (ленту), выполняющие роль ребер. Данная технология позволяет получать изделия более компактных размеров с такой же или практически такой тепловой эффективностью, как и у составных радиаторов.

Штампованные радиаторы. Для их изготовления используется технология холодного прессования. Данный метод применим, в частности, при изготовлении «игольчатых» радиаторов (рис. 6). Основной материал — алюминий.

Вентиляторы

Итак, радиаторы мы рассмотрели, обратимся теперь к вентиляторам. Классифицировать эти устройства принято по типу применяемых в них подшипников (ПШ). Не стоит также забывать о частоте вращения и аэродинамике лопастей вентилятора. Если тип ПШ влияет в основном на долговечность изделия, то остальные параметры большей частью предопределяют его шумность.

Подшипникам стоит уделить дополнительное внимание. На заре кулеростроения наиболее широкое распространение получили ПШ скольжения (рис. 7). Популярны они стали благодаря низкой себестоимости и простоте изготовления: в примитивной бронзовой втулке вращался стальной вал ротора. Вся система фиксировалась с помощью пластикового стопорного кольца и герметизировалась двумя резиновыми прокладками (сальниками), служащими для предотвращения вытекания смазки. При одном большом плюсе — низкой стоимости, этот тип ПШ обладает большим количеством недостатков. Из-за зазора между валом и втулкой в процессе вращения наблюдается биения вала, и как следствие, происходит неравномерный износ втулки (эллипсность подшипника). В итоге, вал начинает крутиться неустойчиво, особенно в момент включения разогнанного компьютера. При этом повышается уровень шума и увеличивается потребление мощности, что сопровождается ощутимым нагревом вентилятора. Итог всего этого — выход вентилятора из строя.

Несмотря на сальники и прочие предосторожности, смазка в зазоре вал-подшипник имеет вредную привычку вытекать. Последствия работы «на сухую», думаю, ясны и без комментария. И самый, наверное, главный недостаток — вентиляторы на ПШ скольжения не способны надежно функционировать в условиях высокой температуры окружающей среды. Уже при температурах выше 50–60°C их срок службы резко сокращается и на практике не превышает 5 тыс. часов.

Сегодняшние требования к качеству охлаждения современных процессоров практически поставили крест на таких ПШ. Поэтому перейдем к следующему типу подвески ротора —системе с ПШ качения. Вначале такие устройства не получили широкого распространения, ввиду сравнительной дороговизны. И хотя, по сравнению с ПШ скольжения, преимущества таких систем вполне очевидны, они проигрывают вентиляторам с двумя ПШ качения, причем по стоимости практически совпадая с последними.

Поэтому мы сразу перейдем к дальнейшему развитию «подшипниковой» технологии —системе с двумя ПШ качения (рис. 8). Такая конструкция, конечно, тоже не идеальна. Но на сегодняшний день вентиляторы на двух подшипниках — наиболее оптимальное решение, причем не только для процессорных кулеров, но и остальных систем охлаждения современных компьютеров. Основное преимущество структуры из двух ПШ качения — высокая надежность и долговечность вентиляторов на ее основе. «Тандемная» конструкция лишена многих недостатков «скользких» ПШ. Легкий старт двигателя, устойчивое вращение крыльчатки, низкая потребляемая мощность, надежность при работе в условиях высоких температур, нетребовательность к смазке, хорошая балансировка — вот основные преимущества этого типа ПШ. Из недостатков следует отметить несколько больший шум и, конечно, более высокую стоимость. (Цена одного высокоточного ПШ качения может достигать 3–5 и более долларов, в то время как ПШ скольжения обычно обойдется вам в 10 центов.) Этим и объясняются высокие цены на качественные вентиляторы.

Третий тип вентиляторов — комбинированная конструкция, симбиоз подшипника скольжения и подшипника качения (рис. 9). Нельзя сказать, что такой союз решает все проблемы, тем не менее, положительные моменты в такой конструкции все же имеются. Использование «тандемной» схемы улучшает балансировку и условия старта вентилятора по сравнению с одноподшипниковой схемой. Но по-прежнему остается нерешенной проблема утечки масла из зазора между валом и втулкой, а также непонятна ситуация со стоимостью — не дешево и не дорого, ни плохо ни хорошо.

   

С подвеской ротора разобрались. С количеством оборотов вентилятора все еще проще: чем их больше, тем обдув эффективней, но и уровень шума выше. Хорошо если материнская плата, как, например, некоторые продукты ASUS, сама регулирует обороты. Или вы являетесь счастливым обладателем кулера с «коробкой передач», позволяющей регулировать частоту вращения вентилятора. Существует несколько типов регулирования частоты вращения крыльчатки. Самый примитивный — с помощью добавочного сопротивления (рис. 10), в этом случае просто понижаются обороты. Обычный тумблер (рис. 11) поможет изменять обороты вентилятора только на фиксированные значения. А вот с помощью потенциометра (рис. 12) обороты можно изменять плавно. Не обошлось здесь, правда, без крайностей. Посмотрите, что предлагает нам Zalman для контроля работы вентиляторов (рис. 13). Если так и дальше пойдет, то скоро нужно будет покупать дополнительный компьютер для управления кулерами основного :-). Типичная автоматическая регулировка по изменению частоты вращения вентилятора использует термосопротивление (рис. 14).

   

   

У каждого из вышеописанных методов есть свои достоинства и недостатки. При использовании ручной регулировки можно довольно точно настроит параметры температура/шум, зато придется постоянно помнить, в каком положении находится регулятор. И наоборот, при автоматическом режиме вам не надо думать о регулировке, но зато эффективность «автомата» не всегда находится на должном уровне (погрешности измерений, неудачное расположение датчика и т.п.). Если же ваш кулер лишен всех регулировочных прелестей и к тому же еще оснащен вентилятором на 6–7 тысяч оборотов, то тишиной вы просто не насладитесь :-).

Место действия

С составляющими кулера разобрались. Теперь стоит уделить внимание месту и способу установки и подключению. Примерно 65% рынка предложений захватили устройства для Socket A-разъемов (рис. 15). Кулеры, рассчитанные на этот разъем, обычно подходят и для Socket 370, и Socket 7. 25% рынка (такая ситуация объясняется тем, что многие процессоры Intel продаются в BOX’овом варианте, то есть к ним сразу прилагается кулер) отхватили девайсы для Socket 478 (рис. 16). И оставшиеся 10% выпали на долю Socket 423, Slot I и т.п.

   

Такое распределение сил не случайно. Как известно, спрос рождает предложение. А спрос на кулеры для горячих Athlon’ов и старых процессоров, устанавливаемых в Socket 7 и 370, всегда стабилен. Однако мало того, что такие разъемы не всегда обеспечивают надежное крепление радиатора, так к тому же процедура установки большинства моделей кулеров на такой разъем сопряжена с риском повредить ядро процессора или материнскую плату. Для Socket 370-платформы рекомендации Intel ограничивают вес кулера 180 граммами, а «шутники» из AMD предлагают нам устанавливать на Socket A девайсы не тяжелее 300 г :-). Ну-ну… Производители кулеров, конечно, «прислушиваются» к подобным рекомендациям и выпускают устройства под килограмм весом (Zalman 6500B-Cu тянет почти на 900 грамм (!)). Сами понимаете, что закрепить такой монстр довольно проблематично. Хорошо хоть сейчас «одумались» — и Socket А обзавелся дополнительными отверстиями на материнской плате для установки особо тяжелых девайсов.

С Socket 478 ситуация немного лучше. Дополнительные отверстия и «расчищенное» место под кулер позволяют устанавливать практически любые устройства, единственное ограничение — размеры (80х70 мм) и вес (до 450 грамм). (В Socket А место под кулер лимитируется размерами 60х80 мм, а для Socket 370 оно еще меньше — 60х60 мм.) Единственная проблема с установкой кулера для Socket 478 может быть связана с прогибом материнской платы в месте крепления, вследствие довольно большого прижимного усилия (10–15 кг) радиатора к процессору. Последствия таких изгибов не предсказуемы. Так как плата многослойная, и дорожки очень тонкие, то деформация текстолита может вызвать их обрыв (например, на моей материнке «вырубился» первый слот под DIMM, близко расположенный к процессорному разъему).

Одно время кулеры для Socket 478 комплектовались жесткой крестообразной пластиной (рис. 17), устанавливаемой под процессорным разъемом и предотвращающей прогиб. Но к сожалению, это полезное усовершенствование не прижилось. Почему? Думаю, ответ на этот вопрос можно найти в заявлении компании Intel: «…плата должна прогибаться. Это сделано для того, чтобы уменьшить вероятность отрыва гнезда, припаянного по технологии поверхностного монтажа, вместе с процессором и достаточно тяжелым радиатором при ударах и встрясках, когда плата по инерции начинает колебаться вверх-вниз...». Как говорится, комментарии излишни. Непонятно только, как относятся инженеры Intel к тому, что на некоторых материнках из-за тонкого текстолита прогиб от тяжести стандартного кулера настолько велик, что плата практически касается корпуса :-). Как тут ни вспомнить о «великом сговоре» производителей? Мол, мы выпускаем качественный товар, а это вы своими неумелыми ручками его ломаете! Кстати, о стандартных кулерах. Все та же Intel совсем недавно стала «прикладывать» к своим BOX’овым процессорам взамен старого новый тип кулера (рис. 18). Отличия довольно значительные — см. рисунок 19 (старый тип кулера прямоугольный, слева).

   

Завершающим процессом установки кулера обычно является подключение к нему питания. Здесь уже стандартом стал трехножечный Molex-коннектор. Им оснащаются практически все современные кулеры. Например, вентилятор Thermaltakе Dragon 478 (рис. 20) был спроектирован в расчете на настоящих оверклокеров, кого не волнует шум компьютера. При 6000 оборотах в минуту его потребляемая мощность составляет 8.4 Вт. Вентилятор имеет целых два Molex-коннектора. Один из которых служит для питания, а второй подключается к разъему CPU-Fan на материнской плате и передает ей информацию о частоте вращения.

В заключение пару слов об отводе тепла от кулера. Обычная схема рециркуляции воздуха в системном блоке — от кулера через вытяжной вентилятор блока питания — сейчас уже с трудом справляется с количеством тепла, вырабатываемым процессором и остальными «нагревательными приборами». Поэтому при установке «горячих» процессоров совсем не лишним будет поместить в корпус еще один вентилятор или дополнительные устройства по отводу тепла. Так, например, варианты от Thermaltakе (рис. 21) или Zalman (рис. 22).

   

Итоги

На сегодняшний день с достаточной степенью уверенности можно говорить, что «ускорение» процессоров AMD и Intel привело к «вымиранию» алюминиевых кулеров. В переходный период их заменят составные кулеры (алюминий плюс медь), а в дальнейшем и полностью медные. Что дальше? Придет ли на смену «меди» испарительное или жидкостное охлаждение? А может, криогенное :-)? Поживем — увидим. А в завершение хочу привести сводную таблицу 2, из которой вы можете почерпнуть информацию о современных моделях всевозможнейших кулеров.

   

Рисунки с 23 по 87