Procesor na dopingu (przetaktowanie) a problem chłodzenia

Wielu użytkowników zastanawia się nad przetaktowaniem procesora w swoim komputerze, gdyż osiągnięcie wyższej wydajności bez ponoszenia kosztów jest niezwykle kuszące. Czy jednak takie eksperymenty nie skończą się uszkodzeniem procesora lub płyty głównej? I właściwie jak to zrobić?

Przetaktowanie procesorów wymaga wydajnego systemu chłodzącego. Zwykły mały wiatrak nieznanej firmy nie wystarczy, żeby utrzymać temperaturę podkręconego procesora na rozsądnym poziomie. Najłatwiej skorzystać z gotowych rozwiązań i kupić silny wiatrak z dużym radiatorem, opracowany właśnie z myślą o przetaktowanych maszynach. Można też zastosować nietypowe rozwiązania, np. chłodzenie cieczą czy użycie ogniwa Peltiera. Chłodzenie cieczą jest niezbyt popularne, głównie dlatego, że urządzenia wykorzystujące ciecz (często po prostu wodę) są duże i kłopotliwe. Gotowe są drogie, a domowej roboty mogą wprawdzie spełniać swoje zadanie, ale często ich części umieszczone są poza obudową komputera, a całość przypomina wehikuł czasu ze starych filmów science fiction. Częściej stosowanym rozwiązaniem jest ogniwo Peltiera. Pojawił się nawet seryjnie produkowany wiatrak wykorzystujący tę technologię, ale firma Swiftech zaprzestała jego produkcji. O zasadzie działania i wykorzystaniu ogniwa Peltiera piszemy na końcu tego artykułu.

Nawet stosując typowy wiatrak, należy pamiętać o kilku zasadach, dzięki którym chłodzenie procesora będzie rzeczywiście wydajne.

Pasta przewodząca lub podkładka. Część wiatraka, która styka się z rdzeniem procesora, powinna być pokryta pastą przewodzącą ciepło, ewentualnie tę funkcję może spełniać specjalna podkładka. Metalowa część wiatraka-radiatora nie powinna bowiem dotykać bezpośrednio rdzenia procesora. Jest na tyle nierówna, że uzyskanie dobrego przewodnictwa cieplnego procesor - radiator wymagałoby silnego dociśnięcia wiatraka do rdzenia CPU, co z reguły kończy się uszkodzeniem procesora. Pasta przewodząca ciepło niweluje wszelkie nierówności, a jednocześnie jest znacznie lepszym przewodnikiem ciepła niż powietrze. Do większości wiatraków dołączona jest odrobina takiej pasty: fabrycznie nałożona na radiator lub w oddzielnym opakowaniu. Większe opakowania pasty przewodzącej (zawierającej silikon lub nie) można kupić w sklepach z artykułami elektronicznymi.

Wyszlifowanie powierzchni. Jeśli dolna część radiatora jest nierówna, należy ją wyszlifować, używając drobnoziarnistego papieru ściernego do metalu, a następnie papieru do szlifowania. Zabieg ten służy również poprawieniu przekazywania ciepła z rdzenia procesora.

Uwaga na wodę. Jeśli stosujesz jeden z bardziej wydajnych sposobów chłodzenia wiatraka, np. za pomocą ogniwa Peltiera lub chłodzenie cieczą, poważnym problemem mogą się okazać kropelki wody skraplające się podczas chłodzenia w pobliżu procesora lub, co gorsza, na samym procesorze. Sytuacja taka jest dość niebezpieczna dla zdrowia CPU, należy więc zadbać o pozbycie się nadmiaru wilgoci. Rozwiązaniem jest tzw. płyn hydrofobowy, dostępny w sklepach z artykułami elektronicznymi.

Obieg powietrza. Wewnątrz komputera powinien być dobry obieg powietrza, tak aby wiatrak procesora nie "mielił" tego samego gorącego otoczenia. W szczególnych przypadkach może to wymagać zainstalowania dodatkowego wiatraka na obudowie procesora, który będzie odpowiadał za wymianę powietrza między wnętrzem komputera a otoczeniem.

Czystość. Nie trzeba chyba nikogo przekonywać, że zarówno wiatrak, żeberka radiatora, jak i całe wnętrze obudowy komputera powinny być wolne od kurzu i brudu, które spowalniają pracę wiatraka i utrudniają wymianę ciepła.

Oprogramowanie. O przetaktowany procesor można zadbać także od strony oprogramowania. Dostępnych jest wiele małych, rezydentnych programów nadzorujących pracę i temperaturę procesora, informujących o sytuacjach alarmowych. Aplikacje mogą też schładzać procesor - używając instrukcji HALT lub symulując jej działanie.

W tym miejscu niezbędne są dwie uwagi. Po pierwsze, nie opisujemy takich metod przetaktowania procesorów, które wymagają znaczącej modyfikacji procesora lub płyty głównej (czyniąc wyjątek dla prostego odblokowania mnożnika w procesorach AMD). Pomijamy lutowanie dodatkowych oporników do układów sterujących napięciem, dodawanie różnego typu "obejść" czy dodatkowych przełączników lub zworek. Takie zaawansowane metody przetaktowania, jakkolwiek skuteczne, wymagają dobrej znajomości tematu i umiejętności lutowania na poziomie przynajmniej zaawansowanym. W przeciwnym wypadku jedynym efektem nieprecyzyjnego dokonania zmian jest uszkodzenie procesora lub płyty głównej.

Standardowe PC ty wyposażone są jedynie w tanie wentylatory

Standardowe wentylatory, jakie można znaleźć w większości PC nie są raczej wystarczające do przetaktowywania. Ktokolwiek, kto planuje podnieść wydajność systemu poprzez jego przetaktowanie, musi rozważyć nabycie potężnego wentylatora dla CPU. W innym wypadku, procesor wydzielający w wyniku przetaktowania zwiększoną ilość ciepła przegrzeje się, gdyż tani wentylator nie będzie w stanie odprowadzić odpowiedniej ilości ciepła.

Różnicę pomiędzy solidnym a kiepskim sprzętem widać tu na pierwszy rzut oka. Radiator każdego taniego wentylatora wykonany jest z reguły jako stalowy odlew. Sam wentylator nie reprezentuje zazwyczaj niczego skomplikowanego, nie uświadczycie w nim także specjalnego łożyskowania. Plastikowe elementy zazwyczaj nie są wykonane precyzyjnie, a solidny kontakt pomiędzy radiatorem i procesorem nie zawsze jest zapewniony.

Wojna przeciw śmierci termicznej: optymalny wentylator dla CPU

Jak można by scharakteryzować optymalny wentylator dla CPU? Aby odpowiedzieć na to pytanie musimy zdać sobie sprawę z istnienia dwóch miejsc, nazwijmy je interfejsami termicznymi. Pierwszym z nich jest połączenie pomiędzy rdzeniem waszego CPU a radiatorem, drugim zaś rezystancja termiczna pomiędzy powierzchnią wentylatora a otaczającym powietrzem.

Spójrzmy na radiator, który styka się z rdzeniem procesora. Musicie upewnić się, że połączenie to zapewnia doskonałe przewodnictwo cieplne. Jakiekolwiek szczeliny mogą wpłynąć na efekt chłodzący, niezależnie od tego, jak dobrze zaprojektowany jest wentylator.

Główną rolę odgrywa tu sprężynowy uchwyt ściśle mocujący radiator na procesorze za pomocą uchwytów na gnieździe. Niekiedy nie sposób uniknąć mikroszczelin. Idealna gładkość jest nieosiągalna ze względu na istnienie naturalnych nierówności powierzchni każdego materiału. Wpływa to oczywiście na nierównomierne rozłożenie sił naciskających.

Musicie zatem skorzystać z pasty chłodzącej aby wyeliminować jakiekolwiek mikroskopijne szczeliny. Alternatywne rozwiązanie stanowi poduszeczka termiczna, która w istocie jest kawałkiem samoprzylepnej taśmy wykonanej z materiału o wysokim przewodnictwie termicznym przyklejonym do radiatora.

Teraz rozproszone ciepło musi zostać zaabsorbowane przez otaczające powietrze. Istotne są dwie kwestie - powierzchnia styku oraz przepływ powietrza. Możecie mi wierzyć, lub nie, lecz materiał, z którego wykonany jest radiator nie ma tutaj większego znaczenia. Na przykład miedziany radiator może okazać się gorszym od aluminiowego, jeśli powierzchnia miedzianego radiatora jest mniejsza. Nasze testy dowodzą tego niezbicie, co ma odzwierciedlenie w uzyskanych rezultatach.

Przewodnictwo cieplne - materiał, z jakiego wykonano radiator

Materiał, z którego wykonano radiator jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na wydajność chłodzenia. Mówiąc wprost, surowców do wykonania radiatora może być wiele. Najbardziej interesującą nas w nich cechą jest przewodnictwo cieplne. Poniższa tabela porównawcza pokazuje wartość przewodnictwa cieplnego dla różnych materiałów.

Materiał	Przewodnictwo cieplne
srebro	422 W/mK
miedź	402 W/mK
złoto	298 W/mK
aluminium	226 W/mK
stal	73.3 W/mK
ołów	34.8 W/mK

Na pierwszy rzut oka okazuje się oczywiste, że srebro i miedź dysponują najlepszym przewodnictwem. Jako że srebro jest zbyt drogie, aby zbudować z niego masywny radiator, producenci z reguły decydują się na miedź. Zastosowanie aluminium obniża koszty, jednak jego przewodnictwo nie jest tak dobre jak miedzi. Oznacza to, że srebro i miedź rozpraszają ciepło bardzo szybko. Te dwa materiały oferują najlepszą jakość i doskonały efekt chłodzący w układzie radiator/wentylator.

Dobry projekt: Wentylator Elan Vital wyposażony jest w miedziany radiator. Posiada też dodatkową konstrukcję chłodzącą z płytek aluminium.

1

---