Analiza parametrów i dobieranie zasilaczy do zadanych konfiguracji sprzętowych

URZADZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ – klasa II technik informatyk 312[01]/T/MENiS/2004.06.14

L –26 Analiza parametrów i dobieranie zasilaczy do zadanych konfiguracji sprzętowych

1. Znaczenie zasilacza dla stabilnej pracy komputera

2. Zapotrzebowanie energetyczne podzespołów komputerowych

3. Dobór mocy zasilacza do potrzeb podzespołów komputerowych

4. Praca domowa

Ad. 1. Znaczenie zasilacza dla stabilnej pracy komputera

Wielu z nas przy zakupie nowej obudowy rozumuje w ten sposób: skoro do niedawna zupełnie

wystarczał mi zasilacz o mocy 200 czy 250 W, to w nowym komputerze w pełni zadowolę się najtańszym zasilaczem trzystuwatowym, a zaoszczędzone pieniądze zainwestuję w pamięć lub jeszcze szybszy procesor.

Później zaczynają się schody - pecet zawiesza się w najmniej spodziewanych momentach, chociaż wszystkie jego elementy sprawdzane osobno są absolutnie sprawne. W ten sposób powstaje wiele krzywdzących opinii,

jak to płyta główna X "nie lubi się" z kartą graficzną Y albo jak niestabilnym systemem jest Windows.

Tymczasem często okazuje się, i to po kosztownych eksperymentach w rodzaju wymiany komponentów, że

właśnie ów niedoceniony przy zakupie zestawu zasilacz jest przyczyną wszystkich problemów. Po prostu

pracując na granicy swych (rzeczywistych, a nie nominalnych) możliwości, dostarcza napięć dalekich od katalogowych. Uruchomienie zaś w tej sytuacji najnowszego Unreala czy Dooma III powoduje, że napięcie prądu zasilającego procesor czy kartę graficzną znacznie się obniża.

Przygody te zdarzają się dość często overclockerom, którzy podkręcają wszelkie możliwe zegary

i napięcia oraz podłączają przedziwne wentylatory. Niestabilne działanie dopiero co dołożonej czwartej, przetaktowanej kości pamięci zrzucane jest oczywiście na karb marnego wykonania owego układu, a nie

zasilacza, który wprawdzie kosztował 50 zł, ale ma moc (na etykietce...) aż 300 W. Na nic się zda sprawdzanie

w setupie płyty głównej napięć dostarczanych przez zasilacz - CPU, karta graficzna i dyski twarde pobierają wtedy znikome ilości prądu. Lepszym rozwiązaniem są programy monitorujące parametry pracy

poszczególnych komponentów, jednak i te aplikacje mogą zawieść. Po zawieszeniu komputera odczytanie ich

wskazań stanie się trudne, a i śledzenie ich w trakcie np. grania nie będzie łatwe. W tej sytuacji warto zastosować się do starej maksymy, iż lepiej zapobiegać, niż leczyć, i przed wyborem konkretnej obudowy bądź

zasilacza zrobić "energetyczny rachunek sumienia".

Ad. 2. Zapotrzebowanie energetyczne podzespołów komputerowych

• Mikroprocesor

Wśród komponentów peceta palmę pierwszeństwa pod względem poboru prądu dzierży niewątpliwie

CPU. Ten niepozorny w sumie element potrafi zużywać tyle energii co osiemdziesięcio-, a nawet stuwatowa żarówka. I choć przyjęło się uważać, że im nowszy procesor, tym więcej potrzebuje prądu, warto pamiętać, że

zależność ta obowiązuje tylko w ramach jednej rodziny procesorów, wytwarzanych w tym samym procesie

technologicznym. Starsze technologie odznaczały się znacznie większym zapotrzebowaniem na energię niż

obecnie stosowane, dlatego też stary Pentium 4 2,0 GHz (Willamette) dopiero ostatnio stracił miano "grzałki wszech czasów" na rzecz Pentium 4 3,2C.

Należy przy tym pamiętać, że zaopatrzenie CPU w energię wymaga dostarczenia o ok. 1/4 większej

mocy, niż wynosi zapotrzebowanie samego procesora. Sprawność regulatorów napięcia przetwarzających

napięcie 12 V, płynące z zasilacza, na właściwe do zasilania procesora wynosi ok. 80%.

B. Dubińska, T. Dobosz - TZN 2006/2007

str. 1

URZADZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ – klasa II technik informatyk 312[01]/T/MENiS/2004.06.14

Dlatego też, by obliczyć prąd, jaki pobierze procesor z zasilacza, należy posłużyć się następującym wzorem:

I = ((Vcore * Acore)/12) * 1,25

gdzie: I - natęż enie prą du, Vcore - napię cie zasilają ce rdzeń procesora, Acore - pobór prą du przez rdzeń CPU

Stąd też bierze się dysproporcja pomiędzy katalogowym poborem mocy dla poszczególnych układów

a uwzględnionym w naszym zestawieniu. Podobna sytuacja zachodzi w przypadku wszystkich podzespołów

zasilanych "nietypowym" napięciem, które wytwarzane jest przez przetwornice płyty głównej - np. pamięci DDR.

• Karta graficzna

Kolejnym pożeraczem energii w naszym pececie jest z pewnością karta graficzna. O ile "budżetowe"

konstrukcje zachowują się przyzwoicie, zadowalając się zazwyczaj ok. 10 watami energii, o tyle najlepsze modele, bazujące na najbardziej wydajnych wersjach układów graficznych, często przekraczają limit prądowy magistrali AGP, wynoszący 25 W. Karty takie łatwo rozpoznać po dodatkowym gnieździe zasilającym typu Molex +12V/+5V. Tak duże zapotrzebowanie na energię elektryczną wydajnych kart graficznych wynika nie tylko z "apetytu" samych procesorów graficznych, ale i z wyposażania ich w coraz większą ilość pamięci.

Najbardziej prądożerne konstrukcje, bazujące np. na układzie GeForce FX 5800, pobierają w trybie 3D nawet 70 W.

• Napędy pamięci masowych

Następne "w kolejce" po energię elektryczną są wszelkiego rodzaju napędy pamięci masowych. Choć jednostkowo nie pobierają one zbyt dużo energii, to problem powstaje, gdy w pececie jest większa liczba dysków. Zaczynamy zwykle od jednego napędu optycznego i dysku, by po kilku latach skończyć na dwóch napędach optycznych oraz dwóch (albo i trzech) dyskach twardych (bo starego nie opłaca się sprzedawać).

Tymczasem każde z tych urządzeń oznacza zapotrzebowanie na 5-20 watów energii elektrycznej. Co

charakterystyczne, pobór prądu przez dyski twarde w minimalnym stopniu (bądź wcale) nie zależy od

pojemności dysku. Z reguły parametry elektryczne wspólne są dla całej rodziny napędów i zależą od

pozostałych właściwości urządzenia, takich jak np. prędkość obrotowa talerzy.

• Dodatkowe wentylatory

Jeszcze kilka lat temu montowanie dodatkowych wentylatorów w obudowie uznawane było za lekką

ekstrawagancję. Dziś nikt już konieczności zapewnienia właściwego obiegu powietrza nie neguje, choć

z realizacją tego postulatu nie jest, niestety, najlepiej. Większość obudów ma co prawda miejsce na dodatkowy

wentylator pod zasilaczem, jednak gniazda pozostałych wiatraczków umieszczone są często bezsensownie.

Typowy przypadek to jedno bądź dwa gniazda zamontowane za przednią maskownicą, w której nie ma żadnych

otworów. W takiej sytuacji wentylator wytwarza jedynie podciśnienie pod przednią ścianką i niemiłosiernie hałasuje.

Za wzorcowe pod względem możliwości zapewnienia właściwego chłodzenia należy uznać obudowy

Chiefteca (oraz bazujące na ich szkielecie konstrukcje firm Antec, Thermaltake i Coolermaster). Jest tam wystarczająco dużo miejsca na dwa wentylatory zasysające i tyleż wyciągających powietrze z obudowy

(w niektórych wersjach dochodzą jeszcze wiatraczki montowane na ściankach bocznych). Umożliwiają one

odprowadzenie naprawdę pokaźnej ilości ciepła z wnętrza obudowy. Można by się zapytać, czy tyle

wentylatorów to nie przesada - otóż nie. Zamontowanie dużej liczby wolnoobrotowych wentylatorów znacznie redukuje wytwarzany przez nie hałas.

B. Dubińska, T. Dobosz - TZN 2006/2007

str. 2

URZADZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ – klasa II technik informatyk 312[01]/T/MENiS/2004.06.14

Zastosowanie wielu wiatraczków pozwala na lepsze rozłożenie strumieni powietrza przepływających

przez obudowę, a więc wydajniejsze chłodzenie poszczególnych komponentów. Dodatkowe wentylatory nie

zawsze jednak zapewniają lepsze chłodzenie - ich niewłaściwe zamontowanie powoduje, że powietrze krąży na

krótkich trasach, omijając tak newralgiczne punkty, jak CPU czy karta graficzna. Dlatego też przydałaby się możliwość zamykania niewykorzystanych otworów w obudowie, tak by przedwcześnie nie uciekało z niej

nienagrzane powietrze. Niestety, nie przewidział tego żaden producent.

Najdalej w zapewnianiu odpowiedniego chłodzenia posunęła się firma Thermaltake, która oferuje pod

własną marką zmodyfikowane obudowy Chiefteca. Nie dość, że standardowo obsadziła wentylatorami

wszystkie dostępne gniazda, to jeszcze dodała wyświetlacz temperatury wewnątrz obudowy oraz

trójpołożeniowy przełącznik sterujący pracą wentylatorów. Podobna obudowa Anteca wyposażona została w

rozbudowany panel, pozwalający na niezależne sterowanie wszystkimi wentylatorami (produkcji Zalmana). Za to urządzenie (i komplet wentylatorów) trzeba jednak sporo dopłacić.

Ad. 3. Dobór mocy zasilacza do potrzeb podzespołów komputerowych

Aby stwierdzić, o jakiej mocy zasilacz jest nam naprawdę potrzebny, musimy zsumować

zapotrzebowanie na energię wszystkich podzespołów komputera. Przy podsumowaniach takich trzeba

pamiętać, że poszczególnych obwodów zasilających nie można obciążać w dowolny sposób. Każdy zasilacz

powinien być zaopatrzony w tabliczkę znamionową, na której wyszczególnione są maksymalne obciążenia

poszczególnych napięć. Przekroczenie któregokolwiek z nich spowoduje w najlepszym wypadku wyłączenie

zasilacza, a często niestety jego zniszczenie.

Choć stosunkowo łatwo wyliczyć możemy, ile energii pochłania nasz pecet, to zasilacz o mocy dobranej

"na styk" nie jest dobrym rozwiązaniem. Po pierwsze, pozbawiamy się możliwości rozbudowy naszego peceta, a przynajmniej skazujemy się na szybszą wymianę zasilacza. Po drugie, najtańsze zasilacze często mocą znamionową wykazują się jedynie na nalepce. Ich trwałość pod pełnym obciążeniem może być katastrofalnie niska. Zresztą nawet konstrukcje renomowanych producentów nie są projektowane do ciągłej pracy "na maksa".

Po trzecie, wiele tzw. cichych zasilaczy zaczyna hałasować przy dużym obciążeniu. Po czwarte wreszcie, z nominalnej mocy zasilacza odliczyć musimy od 15 do 25 W przeznaczonych na nieużywane praktycznie

napięcia -5 V i -12 V oraz +5 V, wykorzystywane jedynie do podtrzymania pracy komputera w trybie uśpienia (tzw. +5 Vsb).

Dlatego też zasilacz należy dobierać z przynajmniej 20-procentowym zapasem, jeśli zaś decydujemy

się na tani podzespół nieznanego producenta, lepiej ten margines bezpieczeństwa jeszcze zwiększyć. Stosując

się do powyższych zaleceń, można przyjąć, że dla dwóch słabszych z naszych przykładowych konfiguracji (patrz tabelka poniżej) zupełnie wystarczający jest porządny, trzystuwatowy zasilacz. Trzecia konfiguracja leży

co prawda w zasięgu możliwości "trzysetki", ale bezpieczniej będzie zainwestować w urządzenie o mocy 350 W. Czwarta, dwuprocesorowa konstrukcja nie pozwoli nam raczej na żadne oszczędności.

Niestety, niektóre zasilacze mogą mieć problemy z zaopatrzeniem w energię najprostszej

z przedstawionych konfiguracji. Zasilacze MAV-300-P4 i MAV-300-W nieznanego producenta (montowane

wobudowach 2N i Xpower) mogą dostarczyć napięcie +12 V przy natężeniu odpowiednio 8 i 10 A. Nawet przy

zastosowaniu najoszczędniejszych ze współczesnych procesorów może zabraknąć energii na zasilanie napędu

DVD i dysku twardego.

B. Dubińska, T. Dobosz - TZN 2006/2007

str. 3

URZADZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ – klasa II technik informatyk 312[01]/T/MENiS/2004.06.14

POBÓR MOCY W RÓśNYCH KONFIGURACJACH SPRZĘTOWYCH

Pobór prądu

Przykładowe konfiguracje

Potrzebna moc zasilacza

Komponent

+5 +12 konf. konf. konf. konf.

+3,3 V

konf. 1

konf. 2

konf. 3

konf. 4

Athlon XP 1600+*

5,1 A 1 szt.

61,2 W

Athlon XP 3200+*

8,0 A

1 szt.

96,0 W

10,5

Pentium 4 3,2C*

1 szt.

126,0 W

Athlon MP 2600+*

6,3 A

2 szt.

151,2 W

2,5

Płyta główna

3,5 A

1 szt. 1 szt. 1 szt. 1 szt.

24,1 W

0,25

Wentylator na procesorze

1 szt. 1 szt. 1 szt. 2 szt.

3,0 W

6,0 W

0,25

Wentylatory dodatkowe

1 szt. 2 szt. 2 szt. 3 szt.

3,0 W

6,0 W

9,0 W

1,125

DDR 256 MB*

1 szt. 2 szt. 2 szt. 4 szt.

3,7 W

7,4 W

14,9 W

Karta graficzna AGP

3,0 A

1 szt.

9,9 W

Bardzo wydajna karta

7,5 A

1 szt. 1 szt.

24,8 W

graficzna AGP

0,5

Modem PCI

1 szt. 1 szt. 1 szt. 1 szt.

2,5 W

0,5

Karta dźwiękowa PCI

0,5 A

1 szt. 1 szt. 1 szt.

4,2 W

0,4

Karta sieciowa PCI

0,4 A

1 szt. 1 szt. 1 szt. 2 szt.

3,3 W

6,6 W

0,6 0,24

HDD 40GB 5400 EIDE

1 szt.

6,1 W

0,8 0,45

HDD 120GB 7200 SATA

1 szt. 2 szt.

9,4 W

18,8 W

0,9 1,05

HDD 72GB 15000 SCSI320

4 szt.

68,4 W

Zaawansowany kontroler

3,5

1,0 A

1 szt.

20,8 W

SCSI

1,2

Napęd CD-RW

0,8 A 1 szt. 1 szt. 1 szt. 1 szt.

15,6 W

1,2

Napęd DVD

1,1 A

1 szt. 1 szt.

19,2 W

0,8

Stacja dyskietek

1 szt. 1 szt. 1 szt. 1 szt.

4,0 W

0,5

Urządzenia USB

1 szt. 2 szt. 3 szt. 1 szt.

2,5 W

5,0 W

7,5 W

2,5 W

1,5

Urządzenia FireWire

1 szt. 1 szt.

7,5 W

0,2

Klawiatura

1 szt. 1 szt. 1 szt. 1 szt.

1,0 W

0,2

Mysz

1 szt. 1 szt. 1 szt. 1 szt.

1,0 W

65,9/79,6 101,2/133,2 107,7/168,6 111,7/226,2

Natężenie pobieranego prądu (dla nap. +3,3 V,+5 V/+12V)

Sumaryczna moc wszystkich komponentów

144,9 W

233,8 W

275,7 W

337,3 W

Zalecana nominalna moc zasilacz

181 W

292 W

345 W

422 W

* pobór prądu podany z uwzględnieniem strat na regulatorze napięcia

B. Dubińska, T. Dobosz - TZN 2006/2007

str. 4

URZADZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ – klasa II technik informatyk 312[01]/T/MENiS/2004.06.14

Ad. 4. Praca domowa

Dobierz zasilacz do komputera pracującego w najnowszej, wybranej przez Ciebie, konfiguracji:

• mikroprocesor dwurdzeniowy

• pamięć DDR 2

• karta graficzna montowana w złączu PCI Express

B. Dubińska, T. Dobosz - TZN 2006/2007

str. 5