Термопакет tdp величина которая показывает. TDP видеокарты и процессора, что это такое, как понимать? Нужно ли покупать кулер отдельно
Многие наверно замечали на процессорах, видеокартах такой параметр как TDP. Расшифровывается этот параметр как thermal design power, а на русском это говорится о требование системы охлаждения. Грубо говоря если TDP процессора 95 Ватт, то система охлаждения должна как минимум отводить 95 Ватт тепловой энергии. В статье мы подробно разберем что это tdp процессора, для чего это, как узнать.
Что такое TDP процессора
Что же такое TDP процессора? Как вы знаете, то все операции на компьютере выполняет процессор. От такой нагрузки он не плохо греется и чтобы во время работы он не сгорел, нужно устанавливать систему охлаждения, то есть простыми словами кулер(вентилятор с радиатором) который крепится на процессор. Кулеры для каждого семейства процессора разные, поэтому просто взять любой и поставить не получится. Мало того что крепление может не подойти, так он еще может не справится с выделяемым теплом процессора, из-за чего процессор будет греться и выйдет из строя. А чтобы понять какой вам нужен кулер, как раз таки параметр TDP вам поможет.
Давайте подробнее разберем этот параметр на примере процессора Intel Core i5-7400
Как узнать tdp процессора
Узнать tdp процессора, то есть тепловыделение при его работе довольно просто. Этот параметр пишется в каждом магазине. Мы зашли в первый магазин в поиске и переходим в характеристики. Там видим раздел «Тепловые характеристики», где как раз и находится нужный нам параметр TDP.
Из полученных данных мы можем сделать вывод, что TDP процессора Intel Core i5-7400 составляет 65Вт. Теперь нужно подобрать кулер для этого процессора. Если процессор выдает 65 Ватт тепловой энергии, то рассеивающая мощность кулера должна быть как минимум 65 Ватт.
При выборе кулера первым делом нужно обращать внимание на сокет на материснкой платы. Сокет — это куда вставляется процессор. Узнать сокет можно там же, где и TDP.
Как видим, сокет у нас 1151. Теперь остается найти кулер для сокета 1151, с рассеивающей мощностью как минимум 65 Ватт.
Находим кулер Cooler Master XDream i117, у которого такие характеристики:
Сокет и рассеивающая мощность подходит, значит для этого процессора можно взять такой кулер.
Еще этот параметр служит для правильного подбора блока питания. Ведь блок питания подбирается на основание тех компонентов которые будут установлены. Чем выше значение TDP у процессора и видеокарты, тем мощнее должен быть блок питания.
А вы знали что если процессор начал греться, то это означает что пора почистить системный блок от пыли и заменить термопасту. Если вам интересно , то мы недавно это обсуждали.
«Сердцу системы», как часто называют центральный процессор, необходимо охлаждение. Дело в том, что он состоит из огромного числа транзисторов, каждый из которых нуждается в питании. Энергия, как известно, никуда не девается, а переходит из электрической в тепловую. Разумеется, эту энергию необходимо отвести от процессора. В магазинах можно найти устройства охлаждения различного типа, размера и формы. Сегодняшняя статья поможет выбрать кулер для процессора.
Слово «Кулер» происходит от английского cooler - охладитель. Применимо к компьютерной технике, подразумевается воздушная система охлаждения, которая состоит, чаще всего, из радиатора и вентилятора, и служит для охлаждения компонентов компьютера, тепловыделение которых больше, чем 5Вт.
Изначально процессоры обходились собственной поверхностью для рассеивания необходимого количества тепла, затем на них крепили простенькие алюминиевые радиаторы. С ростом мощности, следовательно, и тепловыделения, этого стало не хватать. На радиаторы начали устанавливать вентиляторы. Естественно, производители стремились улучшить конструкцию и материалы, что в итоге привело к разнообразию вариантов систем охлаждения.
Виды систем охлаждения процессора по способу отведения тепла.
1) Воздушные системы охлаждения, которые также называют «кулеры».Именно им и посвящена сегодняшняя статья.
2) Жидкостные
системы охлаждения.
Тепло отводится при помощи жидкости. На процессоре находится водоблок, который снимает тепло. Насос, который включен в контур, эту жидкость прокачивает по трубкам к удаленному радиатору. Там тепло отводится, а жидкость возвращается в водоблок. Этот цикл непрерывен. Существуют необслуживаемые системы и обслуживаемые. В первом случае – собирают и заливают жидкость на заводе. Вторые приобретаются в виде набора, и собираются уже под конкретную систему.
Плюсы по сравнению с большинством воздушных систем:
Меньше шум
+Выше эффективность
+Гибкость установки
+Интересный внешний вид.
Минусы:
Выше цена
-Риск протечек
-Сложность установки
-Требуется обдув околосокетного пространства.
3) Экстремальные
системы охлаждения.
Это системы, основанные на принципе фазового перехода, системы открытого испарения, а также так называемые «чиллеры». Такого рода системы используются только энтузиастами для достижения результатов в разгоне компьютерных компонентов.
Всегда ли необходимо подбирать кулер? ВОХ и OEM процессоры.
При выборе комплектующих для сборки системного блока, сначала определяются с процессором. Тут же возникает вопрос: «А почему процессор одной модели в одном и том же магазине можно купить по различной цене?». Дело в том, что есть OEM – версия, а есть BOX, обычно это указывается в названии. Первая означает то, что процессор приехал в точку продажи на паллете, и используется для сборки ПК. BOX - версия предусматривает то, что процессор находится в коробке с устройством охлаждения, инструкцией, и, обычно, увеличенной гарантией. Нужно отметить, что самые мощные процессоры, даже в BOX – версии не всегда комплектуются системами охлаждения. В таком случае, размер коробки меньше, а отсутствие кулера указывается на коробке и в описании.Вполне логично то, что для OEM-процессоров необходим кулер. Однако часто его приобретают и к BOX-версии. Комплектный кулер, естественно справится с охлаждением, но только в идеальных условиях. Если же корпус плохо продувается, в случае жары, либо разгона процессора, в лучшем случае вентилятор будет сильно шуметь, а температуры будут предельными. В худшем – процессор перегреется и замедлит свою работу, будет пропускать такты. В случае офисного системного блока можно использовать комплектный, коробочный кулер, но связка из ОЕМ-версии и кулера стороннего производителя будет стоить меньше.
Подбор кулера в зависимости от сокета.
Как только процессор выбран, нужно посмотреть, для какого сокета он предназначен. Это первый пункт в подборе кулера. Сокет – гнездо на материнской плате, в которое ставится процессор. Производители процессоров довольно часто меняют сокеты. Реже происходит замена стандартов крепления процессорных систем охлаждения.
Обычно, простые кулеры с небольшой стоимостью подходят только для одного процессорного разъема. Мощные системы охлаждения производители делают универсальными, это позволяет использовать их продукцию для различных платформ, даже снятых с производства.
Чтобы выбрать подходящий нам кулер, просто в конфигураторе выбираем нужный нам сокет, например, AM3+ , и так далее.
Подбор кулера в зависимости от рассеиваемой мощности.
TDP - Thermal Design Power - это мощность, на отвод которой должна быть рассчитана система охлаждения процессора. Измеряется в Ваттах. Этот параметр никто не скрывает, его также можно посмотреть в характеристиках процессора. Рассеиваемая кулером мощность должна быть больше или равна TDP процессора. Конечно, в случае равенства мощностей, системы охлаждения хватит, но тут все также как и в случае с комплектным BOX - кулером – лучше взять с запасом. Даже если перегрева не будет, то кулер с большей рассеиваемой мощностью будет работать тише, и его не придется менять в случае апгрейда. Если в планах разгон процессора, нужно учесть, что тепловыделение растет пропорционально поднятию напряжения. В результате TDP возрастает, иногда даже в разы.Условно можно выделить несколько групп процессорных кулеров в зависимости от рассеиваемой мощности:
До 45Вт – для офисных ПК
45-65Вт – для мультимедийных ПК
65-80Вт – для игровых ПК среднего класса
80-120Вт – для игровых ПК высокого класса
Больше 120Вт – мощные игровые, либо профессиональные ПК,также разогнанные процессоры. 
Подбор кулера в зависимости от конструкции.
Конструктивно все процессорные кулеры можно разделить на две группы: обычной конструкции и башенной . Первая подразумевает вентилятор параллельно материнской плате, а ребра радиатора перпендикулярно. В случае же башенной конструкции все наоборот. Встречаются высокоэффективные кулеры обычного типа, но чаще всего они похожи на те, что идут в комплекте с BOX - процессорами.Добиться высокой мощности рассеивания тепла гораздо проще в кулерах башенного типа. За счет теплотрубок радиатор можно отнести дальше от материнской платы, есть возможность установить несколько вентиляторов, а также изготовить радиатор любого размера. Теплый воздух башенный кулер выдувает в сторону задней стенки, а не материнской платы. Он не будет мешать околосокетному пространству и планкам оперативной памяти.
В кулерах обычного типа за счет расположения вентилятора, обеспечивается лучший обдув пространства вокруг сокета. Также к плюсам стоит отнести и габариты - высота кулеров данного типа меньше, чем у башенных.
Высоту следует учитывать в кулерах любой конструкции - она должна быть меньше, чем та, что указана в парметрах компьютерного корпуса. В противном случае стенка не сможет закрыться.
Теплотрубки, за счет кипящей в них жидкости, переносят тепло от одного места к другому практически мгновенно. В случае компьютерных кулеров – от основания кулера к радиатору. Чем больше трубок - тем более эффективным будет устройство охлаждения. Также, на производительность кулера влияет и диаметр теплотрубок - чем они толще, тем быстрее трубки могут отводить тепло.
Выбор материалов радиатора и основания кулера.
Медь и алюминий – два материала, которые используют все производители кулеров. Медь обладает более высокой теплопроводностью, но при этом намного тяжелее и дороже алюминия. Простой кулер без теплотрубок изготовлен обычно полностью из алюминия . Встречаются модели со вставками из меди в основании . Бывают и полностью медные модели, но если тепловых трубок нет - хорошо охлаждать мощные процессоры они не смогут.Кулеры башенного типа комбинируют – основание из меди, а радиатор алюминиевый . Полностью медные башни - довольно редкие кулеры, так как возрастает стоимость и вес, а увеличение производительности несущественное. По цвету определить материал получится далеко не всегда - иногда для предотвращения окисления основание и теплотрубки покрывают никелем.
Параметры комплектных вентиляторов.
Чтобы радиатор эффективно отводил тепло – его необходимо продувать. Осуществляется это вентиляторами. Иногда производители используют свой типоразмер, иногда стандартные вентиляторы с квадратной рамкой 80, 92, 120, 140мм. В случае выхода из строя стандартного вентилятора – его запросто можно приобрести отдельно. Чем больше размер вентилятора – тем он тише, так как при тех же оборотах прокачивает больше воздуха.Чаще всего кулеры комплектуются одним вентилятором , редко встречаются безвентиляторные (пассивные) модели. Мощные устройства могут комплектоваться двумя , и даже тремя вентиляторами, что обеспечивает лучшую продуваемость. Впрочем, производители часто оставляют возможность дооснастить кулеры. Максимальное число устанавливаемых вентиляторов – один , два или три .
Чем выше будут обороты вентиляторов, тем лучше будет продуваться радиатор. Это позволит снизить температуры, но повысит уровень шума. Этот уровень измеряется в децибелах (дБ), и зависит от скорости вращения, типа подшипника вентилятора, формы и количества лопастей. Вентиляторы до 25 дБ условно можно считать тихими, что чаще всего соответствует вращению со скоростью меньшей, чем 1500 оборотов в минуту .
Впрочем, оборотами вентиляторов можно управлять. Есть кулеры, где это осуществляется вручную . В комплекте присутствует регулятор, вращая ручку которого или передвигая ползунок, можно добиться приемлемого уровня шума. Впрочем, в таком случае придется самостоятельно отслеживать температуру процессора и поднимать обороты в моменты максимальной нагрузки. Иногда в комплекте встречается не переменный регулятор, а постоянный резистор. То есть подключив вентилятор напрямую к материнской плате – получим одну скорость, а через резистор – меньшую, но тоже фиксированную.
Если материнская плата поддерживает PWM, лучше приобрести кулер с
Начнем как обычно с определения: TDP - Thermal Design Power - величина, измеряемая в ваттах, показывающая, на отвод какой тепловой мощности должна быть рассчитана система охлаждения процессора. То есть если указано что TDP процессора 65 ватт то это означает что под максимальной нагрузкой процессор будет выделять не больше этого количества тепла, и значит для того чтобы этот процессор не перегревался кулер(или система водяного охлаждения) должен отводить не менее 65 ватт. И Intel практически всю свою историю с этим не лукавила - TDP, которое они указывали на сайте, соответсвовало реальному при максимальной нагрузке. Однако с выходом процессоров Intel Atom они стали мухлевать и указывать не TDP, а SDP - Scenario Design Power. Intel дает такое определение этому понятию:
Макс. расч. мощность представляет собой дополнительную опорную точку терморегуляции, предназначенную для использования устройств, связанных с высокой температурой, с имитацией реальных условий эксплуатации. Она балансирует требования к производительности и мощности во время рабочих нагрузок по всей системе, и предоставляет самое мощное в мире использование систем.
Иными словами Intel разработала "имитацию реальных условий эксплуатации", и в них процессор потребляет 2 Ватта. Но ведь очевидно что SDP < TDP - тогда какой же TDP для процессоров Intel Atom? Возьмем устройства, сделанные самим Intel и традиционно не ограниченные в производительности и получим ответ - 5 Ватт:
То есть TDP выше SDP аж в 2.5 раза, и если 2 Ватта можно отвести радиатором, то для вывода 5 Ватт уже нужен кулер - и он в Intel Stick есть. Видели вы кулеры в планшетах от сторонних производителей с Intel Atom? Я - нет, а значит производители в настройках биоса сделали SDP=TDP, что приводит к тому что процессор вынужден работать в рамках 2 Ватт и поэтому работает не в полную мощность. Причем доходит до абсурда - процессоры в некоторых планшетах под нагрузкой не только не могут удержать родные частоты ~1.5 Ггц(какой уж там турбобуст), но и начинают пропускать кадры и работать на частотах ~0.5-0.8 Ггц, что приводит к сильным тормозам системы. Да, некоторые скажут - Intel Atom не для тяжелой работы - полностью согласен, однако это не значит что Intel может мухлевать.
Однако Intel этого мало, и они пошли дальше - в низковольтных процессорах(с индексами U и Y) они на официальном сайте пишут TDP, которое на деле является SDP, что приводит к вот таким казусам:
Два процессора, имеющие одинаковые максимальные частоты в 3.2 Ггц, одинакое количество ядер и потоков и построенные по одинаковому технопроцессу имеют TDP, различающиеся аж вдвое! Как такое может быть с точки зрения физики? Да никак! Давайте проверим, какой действительно TDP у низковольтных процессоров на примере устройства от Intel, где ограничения по TDP сняты - Intel NUC с i5-6260U :
И какую цифру мы видим при максимальной нагрузке? 36 Ватт. Да, тут учитывается так же энергопотребление SSD, так что на деле TDP одного процессора будет около 30 ватт - вдвое выше, чем указывает Intel(и близко к 35 Ваттам у i3 - но там частоты немного выше). А вот при средней нагрузке мы как раз видим 18 ватт, что так что указанные Intel 15 Ватт TDP на самом деле SDP. К чему это приводит? Да все к тому же, что и в планшетах - процессор не способен работать на 100% под высокими нагрузками, а значит не имеет смысла переплачивать за более высокочастотный низковольтный процессор в ультрабуке - он все равно не сможет работать на полную, поэтому имеет смысл отказаться от i7 в пользу i5 - этим можно сэкономить до 100-200 долларов без потери производительности.
Ну и главный вопрос - зачем Intel так сделала? Ответ увы прост - пиар: показать AMD со 100 ваттными печками что они смогли впихнуть полноценный 2ядерный процессор в ультрабук. А то что на деле он толком не работает их не волнует, а жаль.
Процессоры уже не первый год проверяют на работу в экстремальных условиях. Когда центральные процессоры впервые преодолели гигагерцевый барьер, им пришлось обзавестись большими радиаторами и мощными вентиляторами, которые могли справиться с теплом, выделяемым чипами. Некоторые продукты, такие, как Intel Pentium 3, вылетали при перегреве, а Athlon 1200 мог физически сгореть, если снять с него кулер. Ситуация с появлением Pentium 4 улучшилась, поскольку этот процессор мог понижать тактовую частоту, чтобы снизить тепловыделение в случае, если кулер сломался или отпал. Впрочем, проблемы с тепловыделением существуют и сегодня, пусть даже эффективность энергопотребления улучшилась, а процессоры обзавелись разными защитными механизмами. Споры насчёт лучшего соотношения производительности на ватт не стихают, и многие считают, что проблемы с экстремальными ситуациями охлаждения остались в прошлом, но это не так.
Но проблемы возникали не только у AMD: примерно три года назад для Intel настала своя "чёрная полоса" с линейкой процессоров Pentium 4. Эти процессоры как раз собирались достичь частоты 4 ГГц, но за счёт очень высокого тепловыделения. И процессоры Intel всё равно не могли обойти линейку AMD Athlon 64, несмотря на рекордные тактовые частоты. В ноябре 2004 года мы обнаружили, что 3,6-ГГц Pentium 4 560 работает вплотную к своим тепловым пределам , и процессор автоматически включает троттлинг (пропуск тактов) для снижения тепловыделения.
Какова же ситуация сегодня? Будут ли процессоры физически "умирать", если у них отпадёт кулер? Что произойдёт, если перестанет работать вентилятор? После заявлений AMD и Intel по поводу эффективности энергопотребления, перестало ли тепловыделение быть критической проблемой? Или нет?
Конечно, все процессоры, которые можно купить сегодня, содержат один или больше термодиодов для измерения температуры чипа, так что при перегреве они могут идти на определённые меры. Это могут быть функции самого процессора по снижению тепловыделения, либо такие функции могут активироваться самой платформой, чтобы не выходить за рамки критической схемы тепловыделения.
Мы взяли недорогие и high-end процессоры от AMD и Intel, провели тесты с обычным охлаждением, затем симулировали сбой вентилятора процессора. Как мы обнаружили, сегодня всё ещё наблюдаются ощутимые различия между AMD и Intel.
Статьи по теме.
- "Высокое тепловыделение Pentium 4 560: он всё же включает троттлинг ";
- "Горячо! Как современные процессоры защищены от перегрева? ".
Видеоролики по теме (формат DivX, в архиве zip).
- Процессор Pentium 4 560 перегревается и включает троттлинг ;
AMD и Intel публикуют детальную информацию о диапазонах рабочих температур своих процессоров. Обе компании указывают на температуру корпуса процессора, которая обычно измеряется посередине распределителя тепла CPU. Как можно видеть по таблицам ниже, процессоры Athlon 64 X2 предназначены работать с температурами до 78°C, а Core 2 Duo могут работать с температурами до 72°C. Можно заметить, что максимальная температура корпуса процессора (tcase) зависит от теплового пакета: TDP 35 Вт у процессора Athlon 64 X2 позволяет работать при, максимум, 78°C, а 125-Вт TDP у Athlon 64 FX - не выше 63°C.
Если процессор выходит за диапазон рабочих температур, то сам CPU или материнская плата переходят к определённым мерам. Обычное действие платформы заключается в переходе к максимальной скорости вентилятора кулера, а у процессоров есть свои защитные механизмы.
Защитные механизмы
Поскольку есть и функции защиты, которыми управляет процессор, и другие функции, зависящие от платформы, то очень важно, чтобы материнская плата их правильно поддерживала. По спецификациям, которые можно найти в Интернете, Intel предлагает намного больше функций, чем AMD, хотя обе компании поддерживают простой набор функций, предотвращающих тепловую "смерть" кристалла.
Intel Thermal Monitor
Ещё со времён Pentium 4 Intel интегрирует схему температурного управления под названием Thermal Monitor. Она позволяет пропускать тактовые сигналы при критическом значении температуры. В результате процессор периодически останавливается, и впечатление такое, как будто он работает на низких тактовых частотах. Подобную технологию называют "троттлингом", хотя это не совсем верно.
Вполне понятно, что эта функция помогает снизить тепловыделение, но она целиком контролируется CPU, пользователь или программы не могут влиять на её работу. Обычно вы не заметите работу Thermal Monitor, пока кулер процессора работает нормально. Но если это не так, то "чрезмерная активация TCC (...) может привести к заметной потере производительности" (документация процессора Core 2 Duo ). Если вы знакомы с нашим первыми видео (скачать zip-архив DivX ), то наверняка вспомните, что Pentium 4 (и последующие модели) дают существенно меньшую производительность после включения Thermal Monitor.
Intel Thermal Monitor 2
В основу Thermal Monitor 2 лёг основной принцип TM с добавлением ряда функций Enhanced SpeedStep, что позволяет системе уменьшить тактовую частоту процессора и напряжение для экономии энергии. TM2 во многом делает то же, что и ТМ, но активация технологии происходит при превышении температуры, а не через драйвер процессора. Кроме того, TM2 не использует пошаговые переходы частот, технология переключается с максимальных частоты и напряжения сразу на минимальные значения.
Сигнал Intel PROCHOT#
Сигнал PROCHOT# (processor hot, "горячий процессор") обеспечивает двустороннюю связь для включения Thermal Monitor. Он может включаться CPU или платформой, так что система может сама переводить процессор в состояние со сниженным энергопотреблением. Это имеет смысл, если другие компоненты близки к перегреву и только глобальное снижение энергопотребления системы позволяет его избежать.
Сигнал Intel THERMTRIP#
В случае, если температура CPU превышает определённые пороговые значения, процессор будет автоматически выключать систему с помощью сигнала THERMTRIP# для предотвращения повреждения кристалла.
Процессоры AMD
Если ранние образцы Athlon 1200 на ядре Palomino "умирали" вскоре после того, как мы снимали радиатор, то сегодня этого не происходит. Все процессоры AMD знакомы с сигналом THERMTRIP#, который используется для выключения системы. Cool"n"Quiet тоже может использоваться системой для снижения тактовой частоты и напряжения, подобно тому, как Intel применяет Enhanced SpeedStep или Thermal Monitor 2. Но, как мы обнаружили, двуядерные процессоры AMD Athlon сами не включают троттлинг тактовой частоты, просто выключая систему после превышения критического температурного порога.
Основы охлаждения процессора
Важно знать несколько основных принципов охлаждения процессора. Со всеми настольными процессорами, доступными сегодня, весьма легко работать, поскольку ядро процессора непосредственно защищено большой металлической пластиной, закрывающей всю верхнюю часть процессора. Эта металлическая пластина называется распределителем тепла (heat spreader), так как она увеличивает площадь, с которой процессор отдаёт тепло на радиатор. Она также защищает ядро процессора от физических повреждений или сколов, которые могут случиться, если вы будете неаккуратно устанавливать радиатор.
Тепловыделение процессора зависит от его архитектуры: Core 2 намного более эффективен по энергопотреблению, чем старые Pentium 4 или Pentium D. Число процессорных ядер тоже важный фактор, поскольку двуядерные процессоры всегда требуют больше энергии. Важна и тактовая частота, на которой процессор работает. Чем выше тактовая частота, тем больше должно быть напряжение, что тоже приводит к увеличению энергопотребления. Требования к питанию экспоненциально возрастают при повышении любого из параметров.
Классические воздушные кулеры CPU различаются по размерам, конструкции, материалу, типу и размерам вентилятора. Размер радиатора, конструкция и материал связаны друг с другом, и все они решают одну проблему: отведение как можно большего количества тепла от горячих участков процессора на металлическую поверхность, которая должна быть максимально большой по площади. Именно поэтому эффективные радиаторы используют большое количество рёбер, при возможности медных: металл нагревается, тепло передаётся воздушному потоку, создаваемому вентилятором, который отводит горячий воздух от кулера. Медь гораздо тяжелее алюминия, поэтому создавать полностью медные радиаторы не так просто.
Процессоры часто продаются в комплекте с кулером (радиатор плюс вентилятор). Современные кулеры эффективные и тихие, их будет вполне достаточно, если вы не планируете разгонять процессор. Впрочем, если вам требуется более производительный кулер, то придётся покупать его отдельно.
С кулерами процессоров может появиться несколько "подводных камней". Первый касается установки: не забывайте использовать термопасту или термопрокладку. Используйте как можно меньше термопасты, раскатывая её очень тонким слоем, поскольку её роль заключается только в создании контакта между распределителем тепла CPU и радиатором. Если термопаста вытекает по краям, и вам приходится её убирать, то вы нанесли слишком толстый слой.
Когда вы будете устанавливать радиатор, будьте внимательны. Поверхность должна прилегать к распределителю тепла равномерно. Если вы используете мощный кулер, купленный отдельно, то он, вероятно, имеет эффективную конструкцию и обеспечивает достаточный теплоотвод для большинства настольных ПК. Но если процессор выполняет "тяжёлые" задачи, то без хорошего вентилятора не обойтись. И здесь мы получаем ещё один потенциально уязвимый фактор: каждый вентилятор - это механическое устройство с ограниченным сроком жизни. Когда вентилятор выйдет из строя, кулер может уже не справляться с высоким тепловыделением процессора.
Системные компоненты
Материнская плата Asus Crosshair была разработана для настоящих энтузиастов и хардкорных геймеров. Она использует чипсет nVidia nForce 590 SLI и работает со всеми доступными процессорами Socket AM2, будь то "младшие" Sempron или high-end Athlon 64 X2. После модернизации BIOS эта плата должна заработать с процессорами следующего поколения: четырёхядерными Phenom X4 и двуядерными Phenom X2, как только они появятся на рынке.
Плата обеспечивает два слота x16 PCI Express для двух видеокарт nVidia SLI, три 32-битных слота PCI для старых карт расширения, четыре слота DIMM для памяти DDR2-800 и шесть портов SATA/300 с поддержкой "родной" очереди команд (Native Command Queuing, NCQ), RAID и eSATA. Есть и 8-канальный звуковой HD-кодек с цифровыми выходами и такими дополнительными функциями, как определение подключённых интерфейсов и фильтр шума. Добавим два порта Gigabit Ethernet, два порта FireWire (IEEE-1394a) и большой набор аксессуаров и опций разгона. Большой радиатор на тепловых трубках охлаждает компоненты чипсета и стабилизаторы напряжения. Asus добавила и небольшой вентилятор, который можно использовать для активного охлаждения северного моста. Есть и LCD Poster - небольшой дисплей в центре панели ввода/вывода.
"Бюджетный" процессор AMD: Athlon X2 BE-2350
Процессор Athlon X2 BE-2350 обеспечивает приличную настольную производительность и имеет тепловой пакет всего 45 Вт. Хотя Intel тоже имеет процессоры с хорошей эффективностью энергопотребления, тепловой пакет Core 2 Duo и линейки Pentium Dual Core составляет всё же 65 Вт. В теории, процессор AMD с низким энергопотреблением должен дать существенное преимущество при работе с недостаточным охлаждением.
Процессор Athlon X2 BE-2350 работает на частоте 2,1 ГГц и оснащён двумя кэшами L2 на 512 кбайт. Он изготавливается по современному 65-нм техпроцессу DSL SOI, который обеспечивает очень низкие токи утечки. Процессоры устанавливаются на Socket AM2 с частотой канала 1 ГГц. Обратите внимание, что обычные процессоры Athlon 64 X2 имеют тепловой пакет 68 Вт или выше, а этот процессор, технически аналогичный, отличается пакетом всего в 45 Вт.
В качестве high-end процессора AMD для нашего проекта мы выбрали Athlon 64 X2 6000+. Хотя сегодня есть и модель 6400+ Black Edition, но она не даёт ощутимо более высокой производительности (3,2 ГГц вместо 3,0 ГГц), да и AMD не предоставляет образцов этого процессора. 6000+ доступен в вариантах с тепловым пакетом на 125 и 89 Вт, наш образец был на 125 Вт. Все модели оснащаются двумя 1-Мбайт кэшами L2 и производятся по относительно старому 90-нм техпроцессу SOI вместо нового 65-нм.
Материнская плата P35 Neo использует чипсет Intel P35, который сегодня является лучшим выбором для массового сегмента рынка, если нет потребности использовать две видеокарты. Северный мост поддерживает всего 16 линий PCI Express, которые обычно выводятся на один слот для видеокарты. Материнская плата довольно простая, поскольку она оснащена трёхфазным стабилизатором напряжения и не поддерживает такие функции для энтузиастов, как RAID на SATA/300 или оптические цифровые аудиовыходы. Но плата имеет основные компоненты и функции, включая приличные опции разгона. Большинство материнских плат на P35, подобно этой модели, смогут работать с грядущими 45-нм процессорами Intel Penryn, которые обновят текущую линейку Core 2 Duo.
"Бюджетный" процессор Intel: Pentium Dual Core E2160
Процессор Pentium Dual Core E2160 можно назвать нашим старым другом, поскольку он хорошо поработал в одном из тестовых компьютеров лаборатории. Мы смогли заставить работать 1,8-ГГц процессор на частотах до 3,2 ГГц, на которых он может конкурировать с Core 2 Duo на схожих частотах, но который стоит ощутимо ниже.
Для high-end сегмента нам всё равно пришлось выбирать процессор Intel Core 2 Duo, поскольку он по-прежнему является лучшим выбором для данного ценового диапазона. По сравнению с 89- или 125-Вт процессорами Athlon 64 X2 6000+, эта 65-нм модель Intel оказывается быстрее, но вписывается в тепловой пакет 65 Вт. E6850 оснащён 4 Мбайт кэша L2 и работает с FSB1333 на частоте ядра 3,0 ГГц. Даже старый E6750 (2,66 ГГц) способен работать на частоте до 4 ГГц, и мы получили результаты не хуже и с E6850.
| Платформа | |
| CPU AMD I | AMD Athlon X2 BE-2350 (65 нм; 2 100 МГц, кэш L2 1 Мбайт), с коробочной версией кулера |
| CPU AMD II | AMD Athlon 64 X2 6000+ (90 нм; 3 000 МГц, кэш L2 2 Мбайт), с коробочной версией кулера |
| CPU Intel I | Intel Pentium Dual Core E2160 (65 нм; 1 800 МГц, кэш L2 1 Мбайт), с коробочной версией кулера |
| CPU Intel II | Intel Core 2 Duo E6850 (65 нм; 3 000 МГц, кэш L2 4 Мбайт), с коробочной версией кулера |
| Материнская плата AMD | Asus Crosshair, Socket AM2 (Rev. 1.02), чипсет nVidia nForce 590 SLI, BIOS 0702 |
| Материнская плата Intel | MSI P35 Neo, Socket 775 (Rev. 1.04), чипсет Intel P35, BIOS 1.3 |
| Память | Corsair CM2X-8888C4D, 2x 1024 Мбайт DDR2-800 (CL 4-4-4-12 2T) |
| Жёсткий диск I | Western Digital Raptor WD1500ADFD, 150 Гбайт, 10 000 об/мин, кэш 16 Мбайт, SATA/150 |
| DVD-ROM | Samsung SH-S183 |
| Видеокарта | Gigabyte GeForce 8600 GTS GV-NX86S256H, GPU: GeForce 8600 GTS (675 МГц), память: 512 Мбайт GDDR3 (2 000 МГц) |
| Звуковая карта | Встроенная |
| Блок питания | Enermax EG565P-VE, ATX 2.01, 510 Вт |
| Системное ПО и драйверы | |
| ОС | Windows XP Professional 5.10.2600, Service Pack 2 |
| Версия DirectX | 9.0c (4.09.0000.0904) |
| Драйверы платформы Intel | Version 8.3.1013 |
| Драйверы платформы nVidia | 9.35 |
| Драйверы платформы nVidia | ForceWare 162.18 |
Платформа на материнской плате Asus Crosshair обеспечивает множество функций для энтузиастов и оверклокеров, хотя эта модель стоит недёшево.
Для Intel мы выбрали материнскую плату MSI P35 Neo.
Тесты и настройки
| Тесты и настройки | |
| Bapco Sysmark | Version: 2007 Preview Official Run |
| Синтетические тесты | |
| PCMark05 Pro | Version: 1.2.0 CPU and Memory Tests Windows Media Player 10.00.00.3646 Windows Media Encoder 9.00.00.2980 |
| Version: 1.10 Graphic and CPU Tests 1280x1024 |
|
Результаты тестов
Все процессоры очень сильно нагревались, когда вентилятор кулера CPU выключался, а северный мост достигал температуры почти 70°C - даже больше, чем мы получали на радиаторе процессора. Тестовые системы располагались в открытом виде на столе, то есть принудительного воздушного обдува не было. Мы использовали штатные кулеры из комплекта коробочных версий и отключали вентилятор CPU, когда начинали отдельные тесты.
Единственной конфигурацией, в которой мы смогли завершить тест PCMark 05 без работающего кулера процессора, оказалась Pentium Dual Core E2160. Все остальные процессоры, будь то AMD или Intel, выключили систему через несколько минут. Температура на радиаторе процессора превысила 70°C.
Даже тест процессора, который весьма сильно нагружает CPU, смог нормально закончиться на Pentium Dual Core E2160, хотя и с очевидно меньшей производительностью (3 375 против 4 658 баллов). Вполне очевидно, что функция Thermal Monitor работает хорошо, замедляя процессор, когда он приближается к критической температуре. Возможно, причиной, по которой Core 2 Duo E6850 не смог завершить этот тест, является более высокая частота (FSB1333 и 3,0 ГГц против FSB800 и 1,8 ГГц) в сочетании с учетверённым кэшем L2 объёмом 4 Мбайт (против 1 Мбайт).
В тесте памяти PCMark 05 мы получили такие же результаты.
Единственным процессором, который выключил систему во время прогона теста 3DMark06 CPU Benchmark, оказался AMD Athlon 64 X2 6000+, который вновь стал слишком горячим после отключения вентилятора. Core 2 Duo смог завершить данный тест при чуть сниженном уровне производительности. Два недорогих процессора AMD Athlon X2 BE-2350 и Intel Pentium Dual Core E2160 завершили данный тест без ущерба производительности.
Те же самые результаты мы получили и в графическом тесте 3DMark06: high-end процессор AMD Athlon 64 X2 6000+ выключился до завершения теста, хотя все другие процессоры смогли выдержать тест даже с выключенным вентилятором.
Все тестовые конфигурации не смогли пройти через все тесты SYSmark 2007 Preview, за исключением Pentium Dual Core E2160.
Заключение
Опираясь на наш предыдущий опыт с 3,6-ГГц процессором Pentium 4, который включал троттлинг при высокой нагрузке , и процессорами Athlon 1200, которые просто сгорали при удалении кулера , мы решили провести современные дешёвые и дорогие процессоры AMD и Intel через стрессовый тест, отключив вентилятор, симулировав тем самым выход его из строя. Хотя все процессоры, за исключением high-end Athlon 64 X2, производятся по последним техпроцессам, большинство из них по-прежнему требуют должного охлаждения при работе над "тяжёлыми" задачами. Впрочем, следует отметить, что все четыре наши конфигурации вполне нормально и надёжно работали без вентилятора в режиме бездействия. Очевидно, что AMD и Intel провели немалую работу над снижением энергопотребления процессоров, когда они ничего не делают.
Отключение питания от вентилятора кулера CPU является самым простым способом симуляции выхода из строя вентилятора. И из наших тестов мы смогли сделать любопытные заключения.
AMD Athlon 64 X2 6000+ (125-Вт модель) не смог завершить ни один из тестов после отключения вентилятора. Процессор выделяет столь много энергии, что материнская плата или CPU через несколько минут посылают принудительный сигнал выключения. AMD Athlon X2 BE-2350 показал неплохой потенциал, выдержав отключение вентилятора кулера CPU в ряде тестов, тем более что тепловой пакет этого процессора составляет всего 45 Вт. Впрочем, и это не помогло, поскольку система на Athlon X2 BE-2350 смогла завершить только два из десяти тестов. Опять же, система выключалась через несколько минут после отсоединения питания вентилятора кулера CPU. Правда, выключалась она через больший промежуток времени... Процессор Intel Core 2 Duo E6850 тоже смог пройти через два из десяти тестов с нерабочим вентилятором кулера CPU. Этот результат определённо лучше, чем у Athlon 64 X2 6000+. Наконец, Pentium Dual Core E2160, дешёвый процессор с тепловым пакетом 65 Вт, смог успешно пройти через все десять тестов с выключенными вентилятором кулера CPU! По сравнению с 45-Вт процессором AMD Athlon X2 BE-2350, модель Intel не смогла добираться до заявленных максимальных 65 Вт, поскольку она бы тогда выключилась.
Процессор Pentium Dual Core E2160, на наш взгляд, обладает лучшей эффективностью энергопотребления, чем указано в его спецификациях, поскольку в нашем тесте он обошёл прямого конкурента Athlon X2 BE-2350. Наш эксперимент доказывает, что вполне можно пассивно охлаждать двуядерный процессор среднего класса, если он не работает над самыми "тяжёлыми" приложениями. Впрочем, все high-end процессоры для стабильной своей работы на полной производительности требуют активного охлаждения с работающим вентилятором.
Итак, знакомьтесь - TDP. Как видно из заголовка, TDP расшифровывается как «Thermal Design Power». Эта величина показывает максимальное количество тепла, которое должна рассеивать система охлаждения чипа.
Производители принимают ее равной максимальной мощности, которую потребляет чип. Потребляемую мощность проще измерить, и в конце концов вся она (за исключением пренебрежимо-малого электромагнитного излучения) будет рассеяна в виде тепла.
История Desktop-процессоров в разрезе TDP
В таблице ниже представлены величины TDP для знаковых (на мой взгляд) моделей процессоров Intel для настольных ПК.| Модель | Частота | TDP |
| Pentium | 75 MHz | 8.0 W |
| Pentium MMX | 200 MHz | 15.7 W |
| Pentium II 300 (0.35µ) | 300 MHz | 18.6 W |
| Pentium III 600 (0.25µ) | 600 MHz | 43 W |
| Pentium III 1000 (0.18µ) | 1GHz | 35.5W |
| Pentium III 1333 (0.13µ) | 1.33GHz | 34W |
| Pentium 4 1.5 (0.18µ) | 1.5GHz | 58W |
| Pentium 4 2.8 (0.13µ) | 2.8GHz | 68W |
| Pentium 4 HT 672 (90nm) | 3.8GHz | 115W |
| Pentium D 960 (65nm) | 3.6GHz @ 2 cores | 130 W |
| Core 2 Duo E6850 (65nm) | 3GHz @ 2 cores | 65W |
| Core 2 Quad Q6600 (65nm) | 2.4GHz @ 4 cores | 95W |
| Core 2 Quad Q9550S (45nm) | 2.83GHz @ 4 cores | 65W |
| Core i5-680 (32nm) | 3.6GHz @ 2 cores | 73W |
| Core i7-3930K (32nm) | 3.6 GHz @ 6 cores | 130 W |
| Core i7-3770K (22nm) | 3.5GHz-3.9GHz @ 4 Cores | 77W |
По логике вещей, при уменьшении топологических норм тепловыделение должно снижаться. Однако число транзисторов на кристалле росло значительно быстрее, чем снижалось тепловыделение отдельной КМОП пары. Это и стало причиной закономерности, которая хорошо прослеживается в таблице. Печально известная гонка гигагерц привела к тому, что Pentium 4 поставил своеобразный антирекорд, в своей 3.8 Ггц модификации перевалив за TDP в 100 Вт. Очевидно, с такой ситуацией мириться было невозможно: компьютер все более походил на бомбу замедленного действия. И выводы были сделаны - тепловыделение пошло на убыль.
И пусть вас не смущает большое TDP топовых процессоров типа Core i7-3930K. Это совсем особенные представители процессорного семейства и те, кто готовы заплатить за них кругленькую сумму, наверняка побеспокоятся и о соответствующем охлаждении. В целом же TDP процессоров Intel за последнее время существенно уменьшилось и продолжает сокращаться.
Небольшой экскурс в историю систем охлаждения
Уже в эпоху первого процессора Pentium, компьютеры стали использовать активное охлаждение, которое представляло собой смешных размеров радиатор и такой же «пропеллер».
на фото Intel Pentium 200 MMX со снятым вентилятором
Можно было обойтись и пассивным охлаждением, используя чуть более развитой радиатор, но в те времена не слишком заботились о бесшумности. Конечно, одним кулером процессора дело не ограничивалось, винчестеры и блоки питания давали существенный вклад в общий шум системы.
Системы охлаждения плавно развивались параллельно с ростом тепловыделения процессоров и наконец…
В эпоху процессоров Pentium 4 получили свое развитие монструозные кулеры и альтернативные способы охлаждения: жидкостные, криогенные, нитрогенные. Для интересующихся историей, приведу ссылку на статью «Кулеры миллениума» за авторством товарища LIKE OFF от 2001 года.
В наше время низкий шум для ПК имеет большое значение, многие энтузиасты стараются собрать компьютер максимально бесшумным, в идеале с полностью пассивным охлаждением.
Это вполне посильная задача. В таких случаях чаще всего используют процессор с TDP не более 40W. Можно выбрать модель с большим TDP и понизить ее частоту и напряжение на ядре. (Мощность пропорциональна частоте и квадрату напряжения питания).
В результате может получиться что-то подобное:
При TDP больше 50W обойтись без активного охлаждения уже сложно. Даже если процессорное охлаждение пассивно, нужна хорошая циркуляция воздуха внутри корпуса.
Поведение процессора при перегреве
У тех, чье знакомство с компьютерами началось достаточно давно, наверняка осталось в памяти легендарное видео от команды Tom"s Hardware. (Приводить ссылку на него я не могу по идеологическим соображениям). Эти ребята выяснили, что случится с процессором, если он во время работы лишится системы охлаждения. Ситуация на самом деле вполне возможная: кулер может отвалиться при транспортировке, или в системе охлаждения может сломаться вентилятор. Ну и наконец, наиболее часто встречающаяся проблема, когда термоинтерфейс между процессором и системой охлаждения со временем теряет свои теплопроводящие свойства.Что произойдет, когда температура процессора превысит предельную? Очевидно, ничего хорошего, но некоторая самозащита у процессора все-таки есть. Начиная с Pentium 4, при достижении температуры порядка 90°C включится так называемый throttling: процессор начнет пропускать такты, замедляя свою работу и снижая тепловыделение. Конечно, оставшись без охлаждения, процессор не сможет обеспечить даже мало-мальски приемлемой производительности.
Мобильные вычисления.
Для ноутбуков главный аспект TDP - это потребляемая мощность, ведь она оказывает непосредственный влияние на время автономной работы. TDP процессоров Atom, чаще всего применяемых в нетбуках, находится в диапазоне 2-10W, а большинства процессоров для ноутбуков - 15-40W.По моим оценкам, основанным на сетевых изысканиях, 15" ноутбук с дискретной графикой и процессором с TDP 35W в целом потребляет около 80W. Можно оценить вклад процессора в общее энергопотребление ноутбука как 30-40%. Конечно, это верно только при максимальной нагрузке на процессор. Большую часть времени процессор отдыхает, в дело вступают технологии энергосбережения, и его доля в общем энергопотреблении уменьшается.
Отметим, что несмотря на малое TDP мобильных процессоров, эффективное охлаждение внутри тесного корпуса реализовать подчас проблематично, поэтому перегрев у ноутбуков встречается даже чаще, чем у десктопов.
Заключение
В общих чертах я рассказал о TDP. Эту тему можно развить в двух направлениях: рассмотреть причины потребления мощности КМОП схем, к которым относятся процессоры, и рассказать о технологиях энергосбережения, применяющихся в современных процессорах Intel. Предлагаю проголосовать за один из моих комментариев к этой статье: «Технологии энергосбережения» и «Энергопотребление в КМОП схемах».Те, кто наберут больше голосов, определят следующую тему. Также в комментариях всячески приветствуются реальные истории о борьбе с температурой внутри компьютера, победах и поражениях в ней.