Hardware
Zastosowania: podkręcanie procesorów
Chłodzimy procesor
Najprościej jest chłodzić ogniwo za pomocą
dużego radiatora i wentylatorów. Do odpro-
wadzania ciepła od procesora z podstawką
PPGA i zamontowanym ogniwem Peltiera nie
wystarczy radiator będący często w zestawie
z CPU. Konieczne będzie co najmniej urzą-
dzenie stosowane w jednostkach centralnych
typu SLOT-1, o wymiarach 125×60×35 mm.
Jego powierzchnia powinna być jak najwięk-
sza, aby radiator najszybciej odprowadzał cie-
pło wydzielone przez procesor i moduł Peltie-
ra. Dodatkowo potrzebne sÄ… wentylatory.
Z badań przeprowadzonych przez różne fir-
my produkujące radiatory wynika, że więk-
szość z nich ma największą skuteczność wte-
dy, gdy przepływające przez nie powietrze
ma prędkość 3,5 5,5 m/s. Zestawiając układ
chłodzący, trzeba obliczyć wydajność wenty-
lacji radiatora. Typowe  wiatraczki o wy-
miarach 50×50 mm przepompowujÄ… w ciÄ…gu
godziny 13 16 m3 powietrza, co w przypadku
kanaÅ‚u o wymiarach 30×45 mm oznacza
Aż się szron pojawi prędkość przepływu ok. 2,7 m/s. Aby zapew-
nić odpowiednią szybkość, stosowane są
układy wielowentylatorowe.
Zwiększanie częstotliwości, z jaką pracuje procesor, jest
Naszym zadaniem było przygotowanie jak
praktykowane przez wielu użytkowników komputerów. Przy
najbardziej wydajnego układu chłodniczego,
przy małych kosztach. Wbrew oczekiwa-
zastosowaniu specjalnych układów chłodzących możliwości
niom, możliwości zakupu wysokiego i mocno
tzw. overclockingu znacznie rosnÄ….
użebrowanego radiatora chłodzącego proce-
sory typu SLOT-1 okazały się znikome.
roku na rok na rynku komputerowym niewystarczająca i temperatura jednostki Oczywiście rynek oferuje szeroką gamę prze-
Zpojawiają się coraz szybsze procesory. centralnej osiąga wartość, przy której układ różnych zestawów, które zapewnią właściwą
Dzięki zastosowaniu nowych technologii zaczyna pracować niestabilnie. Procesory temperaturę naszego CPU, ale przyjdzie nam
w produkcji CPU możliwości układów stale często są wyposażone w zabezpieczenie ter- za nie słono zapłacić. Kupiliśmy zatem radia-
rosną, a wraz z nimi cena. Każdy marzy miczne odcinające sygnał taktujący i tym sa- tor kształtami i możliwościami spełniający
o silnej jednostce centralnej, jednak nie każ- mym wyłączające CPU. Wraz ze wzrostem nasze wymagania i przykręciliśmy do niego
dy może sobie pozwolić na zakup takiego temperatury zmieniają się parametry ele- dwa zwyczajne wiatraczki o prędkości obro-
 cacka . Często cena wymarzonego proce- mentów elektronicznych jednostki central- towej 4500 rpm, wymontowane z innych ze-
sora wielokrotnie przekracza budżet prze- nej i bramki logiczne znajdujące się w proce- stawów chłodzących. Jeśli ktoś dysponuje
ciętnego użytkownika. Wielu znalazło na to sorze  nie nadążają za sygnałem taktują- środkami finansowymi, może sobie pozwolić
sposób. Skoro nie ma funduszy na nową, cym. Można jednak temu przeciwdziałać. Je- na wentylatory charakteryzujące się dużo
szybszą jednostkę centralną, przetaktowa- żeli zapewnimy jednostce centralnej odpo- większą wydajnością. Niestety, cena jednego
nie starej jest jedyną szansą zaspokojenia wiedni system odprowadzania ciepła, można egzemplarza takiego  cacka to około 40 zł.
naszych ambicji. Jeśli tylko zapewnimy pro- będzie ją tak przetaktować, że jej wydajność Przy zestawianiu radiatora z  wiatraczka-
cesorowi odpowiednie warunki  chłodzenie wzrośnie nawet dwukrotnie. mi pamiętajmy o wysokości całego układu
i napięcie zasilania  nic nie stoi na prze- Do budowy układu chłodzącego można chłodzącego. W przypadku płyt głównych ze
szkodzie, aby pracował równie dobrze, tyle wykorzystać ogniwo Peltiera. Jest to urzą- złączem Socket 370 miejsca w obudowie bę-
że szybciej. dzenie termoelektryczne, składające się dzie wystarczająco dużo, ale za to zamonto-
z dwóch cienkich płytek termoprzewodzą- wanie naszej konstrukcji stanie się mocno
Ciepło  wróg numer jeden! cych (patrz: rysunek na stronie 101). utrudnione. Dużo więcej zalet ma konstrukcja
Podczas pracy komputera w każdym cyklu Jean C.A. Peltier odkrył, że taki układ przy z wykorzystaniem przejściówki PPGA. Dzięki
zegara miliony tranzystorów znajdujących przepływie prądu w odpowiednim kierunku niej montaż samej  lodówki przebiega znacz-
się w procesorze wydzielają energię powodu- transportuje ciepło z jednej strony na drugą, nie sprawniej, a jego ewentualne poprawki są
jącą wzrost temperatury CPU. Do odprowa- osiągając sprawność ponad 50%. Ogniwo, łatwe do przeprowadzenia  aby wypiąć cały
dzania ciepła gromadzącego się wewnątrz jak każde urządzenie elektryczne, podczas układ, wystarczy zwolnić tylko dwa zatrzaski
procesora używa się radiatorów z wentylato- wykonywania pracy wytwarza ciepło. Wa- i wysunąć przejściówkę ze slotu.
rem, które przy nominalnych częstotliwo- runkiem koniecznym jego efektywnego dzia-
ściach taktowania jednostki centralnej do- łania jest zapewnienie odpowiedniego chło- Nie upiec komputera
skonale spełniają swoje zadanie. Jeśli prze- dzenia po gorącej stronie płytki. Układ chło- Wszystkie podzespoły naszego komputera są
taktujemy procesor, liczba cykli, w których dzący musi mieć taką wydajność, aby odpro- chłodzone powietrzem, które powinno prze-
wydzielana jest porcja ciepła, zwiększa się. wadzić sumaryczne ciepło wydzielane na pływać przez obudowę. Niestety  w praktyce
Jest ona tym większa, im wyższego napięcia procesorze i wytwarzane przez moduł Peltiera. często tak się nie dzieje i tylko jego część jest
użyjemy do zasilania jądra. W tym wypadku Zaprojektowanie takiego układu nie należy do wytłaczana na zewnątrz. Dlatego konieczne
wydajność zwykłego radiatora staje się najłatwiejszych. okazuje się zastosowanie dodatkowego
LIPIEC 2000
100
tomek siara
Hardware
Zastosowania: podkręcanie procesorów
wentylatora  najlepiej na dole panelu czoło-
Zasada działania i schemat budowy ogniwa Peltiera
wego obudowy  który wciągałby powietrze
z zewnątrz i tłoczył je w kierunku procesora
strona zimna
i kart rozszerzeń zamontowanych na płycie
głównej. Tam powietrze się nagrzeje, a następ- kierunek
przepływu
nie zostanie odprowadzone przez wentylator
+
elektronów
zasilacza. Upewnijmy się, czy ten rzeczywiście
n p
wydmuchuje je na zewnÄ…trz. ZdarzajÄ… siÄ™ bo-
+
wiem obudowy w standardzie ATX, w których

zasilacz wtłacza powietrze do środka. W takim
strona ciepła

przypadku dodatkowy wentylator musiałby je
Ogniwo składa się z szeregu naprzemiennie ułożonych elementów półprzewodnikowych typu p i n.
wydmuchiwać na zewnątrz. Należy też zadbać
Słupki wykonane z telurku bizmutu są połączone blaszkami miedzianymi. Elektrony przepływając przez
o powiązanie wszelkich przewodów i ustawie-
elementy typu p, transportują ciepło. W półprzewodnikach typu n energia cieplna  przemieszcza się
nie pionowo taśm, tak aby umożliwić wędrów-
w kierunku przeciwnym do ruchu elektronów. Dzięki temu, że prąd płynie zygzakiem, ciepło jest
kę ogrzanego powietrza we wnętrzu obudowy.
 pompowane z jednej strony ogniwa na drugÄ….
Przy wykorzystaniu ogniwa Peltiera do chło-
dzenia procesora istnieje bardzo duże zagroże-
nie przegrzania jakiegoś elementu komputera, podłączenie ogniwa może spowodować debet nie na tak przygotowaną jednostkę centralną
dlatego wydajne wentylowanie wnętrza obudo- wydajności prądowej zasilacza. Jeśli ma on nakładamy moduł. Uwaga: zanim to zrobimy,
wy jest szczególnie ważne. Temperatura we- moc 300 W, nie będzie żadnego problemu. koniecznie sprawdz
my, która strona płytki
wnÄ…trz komputera wzrasta wtedy prawie dwu- W przypadku zasilaczy 200 W i 230 W to, czy jest  zimna . A
atwo sobie wyobrazić, co by
krotnie, ponieważ oprócz procesora nagrzewa podołają pracy z ogniwem, będzie zależało od się stało, gdybyśmy przez przypadek obrócili
się również ogniwo. Jest to niewątpliwie duży liczby dodatkowych urządzeń zamontowa- moduł do góry nogami. Kolejny krok to nało-
kłopot, ponieważ ani karta graficzna, ani chip- nych w komputerze  nagrywarki, napędu żenie ostatniego elementu układu chłodni-
set płyty głównej nie wytrzymają zbyt długo DVD czy drugiego dysku twardego. Jeśli oka- czego. Cienką warstwą pasty termoprzewo-
w takim  upale . Również dyski twarde mają że się, że nasz zasilacz jest za słaby, nie pozo- dzącej smarujemy górną powierzchnię ogni-
ograniczoną odporność na ciepło. Jeśli nie uda staje nam nic innego, jak zapewnić modułowi wa i mocujemy radiator tak, aby jak najdo-
nam się wymusić odpowiedniej cyrkulacji po- zasilanie z zewnątrz. W tym przypadku, aby kładniej przylegał do  gorącej strony płytki.
wietrza wewnątrz obudowy, jedynym wyjściem komputer pozostał zamknięty, należy usunąć Rzeczą, której nie można pominąć przy na-
będzie praca bez jej pokrywy lub zmiana syste- jeden ze śledzi bądz
też wywiercić w jednym szych eksperymentach, jest zabezpieczenie
mu chłodzenia ogniwa Peltiera na wodny. z nich mały otwór i w ten sposób wprowadzić procesora i płyty głównej przed wodą. Pod-
dodatkowe zasilanie. czas pracy  zimna strona ogniwa Peltiera na
Zrób to sam! pewno osiągnie temperaturę niższą od tempe-
Zanim przystąpimy do praktycznej części eks- Na swoim miejscu ratury otaczającego ją powietrza. W rezultacie
perymentu, należy wykonać jeszcze kilka do- Aby zamontować ogniwo Peltiera na naszym zacznie się tam skraplać para wodna. Jeśli do-
datkowych czynności. Oprócz obliczeń ko- procesorze, oprócz zasilacza i wydajnego pasujemy wymiarami moduł do CPU (układ
niecznych do wyboru wÅ‚aÅ›ciwiego ogniwa Pel-  coolera potrzeba bÄ™dzie jeszcze trochÄ™ pa- 30×30 ma wymiary procesorów typu PPGA),
tiera musimy się jeszcze zatroszczyć o odpo- sty termoprzewodzącej, którą można kupić to nie mamy się czym martwić. Powietrze nie
wiednie z
ródło mocy dla naszego modułu. w dowolnym sklepie elektronicznym. Nawet będzie miało dostępu do chłodzonego obsza-
Ogniwo termoelektryczne może być zasilane najlepszy radiator wyposażony w najwydaj- ru. W przypadku gdy będziemy mieli do czy-
napiÄ™ciem nie wiÄ™kszym niż 15,5 V, przy czym niejszy wentylator nie bÄ™dzie speÅ‚niaÅ‚ swojej nienia z moduÅ‚em 40×40 lub wiÄ™kszym, po-
natężenie prądu nie może przekroczyć 4 6 funkcji, jeśli pomiędzy nim a jednostką cen- zostanie kilka centymetrów kwadratowych
A (w zależności od wymiarów płytki). Najwy- tralną pozostanie szczelina powietrzna. Do nie wykorzystanej powierzchni chłodzącej 
godniej byłoby użyć wewnętrznego zasilacza jej likwidacji przy łączeniu dwóch układów to właśnie tam będzie gromadziła się rosa.
komputerowego o napięciu 12 V, lecz nie za- chłodzących stosuje się preparaty redukujące Gdyby jej część dostała się na płytę główną,
wsze będzie to możliwe. Opór wewnętrzny na- oporność cieplną. Pamiętajmy, aby na proce- mogłoby nastąpić zwarcie oraz uszkodzenie
szego urządzenia jest rzędu trzech omów. To sor nałożyć jak najmniejszą warstwę pasty płyty głównej i czekałby nas wydatek rzędu
bardzo mało w porównaniu z rezystancją po- i rozprowadzić ją równomiernie po całej po- 600 złotych. Aby zabezpieczyć się przed taką
zostałych komponentów komputera, więc wierzchni CPU płaskim narzędziem. Następ- sytuacją, dobrze jest spryskać okolice pod-
stawki procesora preparatem hydrofobowym
(np. FLUID 101, o który należy pytać w skle-
pach z odczynnikami chemicznymi), a do nie-
Ogniwo Peltiera ma postać białej płytki
wykorzystanej powierzchni płytki przykleić
o grubości kilku milimetrów.
kawałeczki gąbki, uszczelniając ją tak, aby
maksymalnie ograniczyć dostęp powietrza.
Zanim wypróbujemy całość, upewnijmy się
jeszcze raz, czy wszystko jest należycie za-
montowane. Zwróćmy szczególną uwagę na
czynności opisane powyżej, ponieważ od nich
zależy wydajność chłodzenia ogniwem Peltie-
ra i bezpieczeństwo naszego procesora.
Kręcimy na maksa
Ważne elementy zestawu to radiator,
Za platformę do  podkręcania posłużył nam
wentylatory oraz gÄ…bka zapobiegajÄ…ca
komputer wyposażony w płytę główną Abit
gromadzeniu siÄ™ wody.
BE6 z procesorem Celeron 366 i pamięcią 102
LIPIEC 2000
101
Hardware
Zastosowania: podkręcanie procesorów
przestał zachowywać się poprawnie. Kompu-
Jaki moduł Peltiera wybrać?
ter udało się uruchomić, ale od czasu do czasu
Przy zakupie płytki do układu chłodniczego na- mała. Za słaby będzie także układ chłodzący podczas gry w Quake a 3 następowało zawie-
szej jednostki centralnej powinniśmy zwrócić ogniwo, musimy bowiem odprowadzić aż szenie. Podczas pracy biurowej z programami
uwagę na dwa najważniejsze parametry: roz- 81W mocy. Uff, jak gorąco! Word, Excel czy surfowania po Internecie nie
miary i moc odprowadzaną. Wymiary ogniwa zaobserwowaliśmy żadnych problemów.
Oto, jak wyliczyć moc wydzielaną przez
muszą być takie, aby możliwie jak najdokładniej Częstotliwością graniczną okazało się
pasowało ono do powierzchni procesora, prze- podkręcony procesor:
110 MHz. Ani wyłączenie UDMA w BIOS-
znaczonej do wymiany ciepła z otoczeniem. -ie, ani stopniowe zwiększanie napięcia zasi-
Moc odprowadzana przez ogniwo musi być Moc wydzielana = Mp * (fp/fn)*(Up/Un)2 lającego jadro CPU od 2,0 do 2,3 V nie przy-
większa od mocy wydzielanej przez przetakto- niosły efektów. Podczas startu komputera
wany CPU. Procesor Intel Celeron 500 PPGA Mp  moc wydzielana przez procesor (znajduje system Windows notorycznie się zawieszał,
przy nominalnej wartości napięcia zasilającego się w specyfikacji) uniemożliwiając dalsze podkręcanie.
jądro CPU (2,0 V) emituje moc rzędu 27 W. fn  nominalna częstotliwość pracy CPU
Moc, jaką wydziela ogniwo, jest równa mocy fp  częstotliwość po podkręceniu Czy gra jest warta świeczki?
pobieranej od procesora. Po  gorącej stronie Un  nominalne napięcie zasilające jądro Osiągnięte wyniki mówią same za siebie.
ogniwa Peltiera są więc wydzielane 54 W mocy. jednostki centralnej Dzięki zastosowaniu nowego, bardziej wydaj-
Do chłodzenia typowego procesora wystarczy Up  nowe napięcie zasilające nego systemu chłodzenia udało się podkręcić
nam moduł o mocy przenoszonej większej od procesor aż o 1,5 raza (z 366 MHz do 568
27 W. Musimy jednak wziąć pod uwagę to, że Przykład: Celerona 366 PPGA (moc wydzielana MHz), nie zwiększając napięcia zasilającego
podczas  podkręcania jednostki centralnej 21,7 W, zasilanie 2,0 V) chcemy przetaktować jądro CPU. Temperatura przetaktowanej jed-
moc wydzielana na procesorze wzrośnie! Przy na 550 MHz. Podkręcony procesor nie pracuje nostki centralnej nie obciążonej obliczeniami
dwukrotnym zwiększeniu częstotliwości magi- stabilnie przy 2 V, więc zwiększamy napięcie i przy wykorzystaniu programów chłodzących
strali FSB (przy napiÄ™ciu CPU 2,0 V) moc wy- zasilajÄ…ce jÄ…dro CPU do 2,3 V. wynosiÅ‚a -2° C, a podczas wymagajÄ…cych ope-
dzielana przez procesor wzrasta do 40,5 Moc wydzielana = 21,7 * (550/366)*(2,3/2,0)2 racji matematycznych siÄ™gaÅ‚a 20° C.
W i wtedy wydajność ogniwa okaże się zbyt = 43,125 W Niestety, za ogniwo przyjdzie nam słono
WYMIARY (mm) Pobór prądu (A) Napięcie (V) Moc odprowadzana (W) Różnica temperatur (K) zapłacić. Ceny wahają się od 106 zł za model
30×30 do 120 zÅ‚ za pÅ‚ytkÄ™ o wymiarach
15x15x3.8 6.0 2.1 7.1 71
40×40. Do kosztów  lodówki trzeba jesz-
20x20x3.8 6.0 3.8 12.9 71
20x40x3.6 8,5 7,5 35,0 71 cze doliczyć cenę radiatora i wentylatorów.
22.4x22.4x3.6 3.9 8.6 19.3 71
A
ączny wydatek może sięgnąć nawet 200 zł,
30x30x3.4 8.5 8.6 40 71
a to  w przypadku niedrogich procesorów 
30x30x3.6 3.9 15.5 34 71
40x40x3.8 6.0 15.5 53 71
może być granicą opłacalności.
40x40x3.4 8.5 15.5 72 71
Zanim zdecydujemy siÄ™ na nasze ekspery-
Dostępne ogniwa Peltiera (z
ródło: http://www.semicon.com.pl/)
menty z mrożeniem procesora, rozważmy nie
tylko koszty związane z kupnem modułu, ale
100 MHz o czasie dostępu 8 ns. Przy wykorzy- Nie wykorzystaną powierzchnię chłodzącą i możliwości podkręcenia CPU. To, czy uda
staniu zwykłego radiatora i wentylatora udało modułu starannie okleiliśmy gąbką, tak aby nam się osiągnąć stabilną pracę systemu po
nam się osiągnąć stabilną pracę komputera powietrze nie miało do niej dostępu. Tak przy- przetaktowaniu procesora, zależy od trzech
przy częstotliwości FSB 83 MHz. Przy FSB gotowaną  lodówkę podłączyliśmy do zasila- komponentów komputera: jednostki central-
100 MHz kontynuowanie naszych ekspery- cza 230-watowego. Dzięki nowemu chłodze- nej, płyty głównej i pamięci RAM. Przed po-
mentów okazało się niemożliwe  po ok. 5 mi- niu nasz Celeron zawieszający się przy często- dejmowaniem prób  overclockingu sprawdz
-
nutach komputer się zawieszał. Próbowaliśmy tliwości FSB 100 MHz zaczął pracować sta- my dokładnie, czy posiadany przez nas sprzęt
stopniowo zwiększać napięcie zasilającego ją- bilnie przy napięciu mniejszym niż nominalne podoła wymaganiom wyższej częstotliwości.
dro CPU, lecz i to nie przyniosło pożądanych  1,9 V. Komputer działał poprawnie nawet Jeśli zaniedbamy tych czynności, może się oka-
efektów. Ostatnią możliwością było wyłącze- podczas pięciogodzinnej gry w Quake a. zać, że dodatkowo będziemy musieli wymienić
nie cache L2 w procesorze. Komputer działał, Umieszczenie dodatkowego termometru naszą pamięć na szybszą lub zmienić płytę
ale straty w wydajności spowodowane bra- dostarczonego wraz z płytą główną w pobliżu główną. A to może spowodować, że z powodu
kiem pamięci podręcznej były większe od zy- chłodzonej powierzchni procesora umożliwiło kosztów operacja podkręcania straci sens.
sków uzyskanych dzięki wyższej częstotliwo- kontrolę temperatury. Robiliśmy to za pomo- Piotr Krawczyk
ści. Gdyby nie ogniwo Peltiera, dalsze podkrę- cą programu Motherboard Monitor (patrz:
canie jednostki centralnej byłoby niemożliwe. ramka Info). W czasie dużego obciążenia te-
INFO
Do chłodzenia testowanego Celerona użyli- stowana jednostka centralna osiągała tempe-
Grupy dyskusyjne
Å›my moduÅ‚u Peltiera o wymiarach 40×40. By- raturÄ™ 25 27° C, w stanie spoczynku zaÅ›
Uwagi i komentarze do artykułu:
Å‚o to konieczne, mimo iż wymiary pÅ‚ytki 20° C. Zastosowanie programu chÅ‚odzÄ…cego
news://news.vogel.pl/chip.artykuly
znacznie różniły się od wielkości powierzchni (WaterfallPro lub Rain) spowodowało dalszy
Pytania techniczne:
news://news.vogel.pl/chip.hardware
CPU. Głównym powodem byÅ‚a moc odprowa- spadek temperatury, tym razem do -2° C.
dzana przez ogniwo  53 W. Moc, jaką teore- Skoro procesor o nominalnej częstotliwości
Internet
tycznie mógł wydzielić przetaktowany proce- 366 udało nam się podkręcić do 550 MHz,
Dystrybutor ogniw Peltiera
sor przy magistrali FSB 110 MHz i napięciu postanowiliśmy spróbować z wyższymi war- http://www.semicon.com.pl/
Podkręcanie procesorów
zasilającym jądro 2,3 V, wynosiła 47,8 W. tościami. Zwiększyliśmy częstotliwość magi-
http://www.overclockers.com/
W tym wypadku ogniwo 30×30 najbardziej strali do 103 MHz. Tym razem komputer tak-
wymiarami zbliżone do powierzchni jednostki że pracował stabilnie, choć konieczne było Na CHIP-CD w dziale Harware |
7/2000
Chłodzenie procesorów znajdują się
centralnej nie spełniałoby swojej funkcji. ustawienie napięcia zasilającego CPU na no-
programy Rain 1.0, Waterfall Pro 2.1 oraz
Do  gorącej strony płytki Peltiera przymo- minalną wartość 2,0 V. Przy częstotliwości
Motherborad Monitor 4.05
cowaliśmy przygotowany wcześniej radiator. magistrali wynoszącej 105 MHz system
LIPIEC 2000
102