Что значит пассивное охлаждение процессора

Как устроена пассивная система охлаждения в компьютерах MIC-7900

После нашей статьи про безвентиляторные компьютеры MIC-7000 было много вопросов про систему охлаждения^ действительно ли она полностью пассивная или внутри есть какие-то активные механизмы охлаждения? Некоторые комментаторы сомневались, что система может работать на пассивном охлаждении без троттлинга, то есть снижения частоты процессора по достижению пороговых температур.

Чтобы развеять мифы, мы решили протестировать систему пассивного охлаждения и провести стресс-тесты для наглядности.

Тесты мы будем проводить на компьютере MIC-7900-S5A1E. Это не самая производительная модель в линейке, но ее мощности достаточно для многих задач т.н. edge computing — размещения вычислительного узла максимально близко к конечному оборудованию, что широко используется для систем машинного зрения, автоматизации, станков.

Компьютер MIC-7900 с установленным модулем расширения MIC-75S20 на 2 PCIe платы и 2 жестких диска

Тестируемый компьютер оснащен процессором Xeon D-1559 с частотой 1.50 ГГц (2.10 ГГц в режиме Turbo Boost), 12 ядер, 24 потока. Тепловыделение составляет 45 Ватт, это немного, по сравнению с топовыми процессорами, у которых TDP может быть более 100 Ватт, но все же существенно.

Половину компьютера занимает цельный массивный радиатор. Системы с активным охлаждением могут быть намного легче и компактнее, но главное достоинство пассивного охлаждения — надежность. Системы с вентиляторами требуют частого обслуживания, забиваются пылью и выходят из строя. Системы с пассивным охлаждением не засасывают пыль и требуют намного меньше внимания.

Радиатор занимает половину корпуса компьютера.

Изучим устройство термоинтерфейса. Разберем компьютер и посмотрим на место крепления термораспределителя процессора к радиатору. Для этого просунем камеру в зазор между материнской платой и радиатором, который составляем примерно 8мм.

Крепление радиатора к теплораспределительной крышке процессора. Процессор припаян к материнской плате.

В тестируемой модели процессор припаян к материнской плате, что позволяет добиться меньшего зазора между радиатором и платой. Минусом такого решения является невозможность замены процессора. Существуют также модели MIC-7000 с привычным сокетом, позволяющим заменять процессор.

Тестирование

До загрузки системы посмотрим, какие датчики температуры доступны в BIOS:

Датчики температуры в BIOS

Измерим температуру радиатора в простое без нагрузки с помощью инфракрасного пирометра. Для этого оставим систему на несколько часов с загруженной операционной системой, но без запущенных программ.

Температура радиатора без нагрузки, в режиме простоя

Тестировать систему будем с помощью программы AIDA64, с помощью теста стабильности системы. Этот тест одновременно нагружает процессор и память, а также может задействовать графический процессор. Для объективности будем выполнять тест в течение длительного времени. Мы оставили систему на всю ночь.

Нагрузочное тестирование с помощью AIDA64. Видно, что за все время теста троттлинг не проявляется.

По графикам видно, что температура ядер процессора не поднималась выше 70°C, что укладывается в допустимые значения для данной модели процессора. На протяжении всего теста в помещении была температура около 24°C. Радиатор компьютера не обдувался, в помещении работала центральная вытяжка.
На графиках видно, что эффект троттлинга, то есть механизм пропуска процессорных тактов для снижения нагрузки, не проявляется. Система работает в штатном режиме.

Решетка радиатора при этом нагрелась до 58°C, на ней можно было держать руку без дискомфорта в течение пары секунд.

Заключение

Полностью пассивное охлаждение возможно и работает хорошо. Понижение частоты процессора не происходит, процессор работает в штатном режиме при максимальной нагрузке без ограничения по времени. Системы MIC-7000 можно использовать на объектах, требующих повышенной надежности и продолжительности безотказной работы, на удаленных объектах, где обслуживание затруднено, а также в условиях повышенной загрязненности воздуха, где активные системы охлаждения быстро выходят из строя.

Источник

Тихо в ночи, только не спит PC: собираемся бесшумно

Привет, GT! В прошлом посте по видеокартам задавали вопросы про бесшумные и полностью пассивные системы, сборку которых мы сегодня и обсудим. Так что если эта картинка вызывает у вас приступы ужаса и головной боли — тема однозначно для вас.

На картинке — Scythe Susanoо, самый страшный из кулеров, что я видел. Соотношение эффективности и шума, к слову, так себе.

Сколько производительности можно выжать, собираться ли в «полный пассив», или обойтись малошумящими вентиляторами, сколько стоит бесшумный системный блок построить и всё остальное — под катом.

Зачем это надо?

У каждого свои причины постройки малошумящего ПК. У кого дети, у кого жена спит, а у кого тёще «излучение мешает», а включен или нет компьютер она определяет по гулу вентиляторов. Тем не менее, для всех таких случаев остаются важными три вопроса:

1. Когда нужна «бесшумность»?
2. Какие задачи должна решать система?
3. Насколько принципиально для вас иметь 100% пассивное охлаждения?

Попробуем ответить на все три вопроса, а уже потом определиться с подбором необходимого железа.

Бесшумность по расписанию

Если вас интересует тихий ночной сёрфинг, кино в наушниках и всё такое, а днём вы не стеснены какими-либо обстоятельствами, можете работать на полную катушку или играть в любимые игрушки — это сильно упрощает задачу. Можно смело собираться в «полупассивный» вариант. Сюда же можно отнести вариант, когда «бесшумность» нужна всегда, за исключением тех случаев, когда от ПК требуется выкладываться на полную катушку — в игрушках или в тяжёлом софте.

Ну а если тёща не дремлет, шапочка из фольги не помогает, вокруг война, немцы и инопланетяне, надо сидеть бесшумно 24/7 — понятное дело, выбор за полностью пассивной системой.

Вопросы производительности

Собраться с Core i7, 32 Гб оперативной памяти и «игровой» видеокартой в полностью пассивном режиме, в принципе, возможно. Вопрос в том, сколько это будет стоить, и где вы возьмёте какую-нибудь редкую штуку типа Gainward Phantom 960, которая может оставаться «пассивной» очень и очень долго, а в активном режиме старается быть максимально тихой. Потому что самое мощное, на что вы можете рассчитывать в «заводском» исполнении с пассивным охлаждением — это GTX 750 Ti.

Все остальные конфигурации достаточно легко собираются в «пассивный» режим без каких-либо проблем.

Вопросы принципиальности

Совершенно пассивное охлаждение, безусловно, приятно в эксплуатации. Ни тебе пыли от постоянной «прокачки» воздуха, ни износа подшипников у вентиляторов, от чего они могут начать предательски хрустеть, ни шума. Беда в том, что работает оно эффективно только тогда, когда температура окружающего воздуха ощутимо отличается от температуры самих радиаторов. Так что если у вас дома Ташкент, компьютер стоит рядом с батареей центрального отопления, а кондиционер не включается даже в +40 — возможно, придётся добавить в систему пару вентиляторов и «выключатель» на переднюю панель, чтобы в самых тяжёлых условиях иметь возможность организовать хоть какой-то поток воздуха на «бесшумных» оборотах.

Подбираем железо: общие рекомендации

Так как пассивное охлаждение имеет свои ограничения, выбирать придётся из комплектующих, имеющих максимально низкие показатели тепловыделения. Кроме того, остаются ещё два элемента, которые будут сильно влиять и на цену сборки, и на эффективность всей системы охлаждения в целом: блок питания и корпус.

Соответственно, процессоры выбираем производства Intel (особенно радует наличие специальной линейки с пониженными частотами и теплопакетом), а видеокарты — Nvidia (т.к. архитектура Maxwell в целом хороша в плане энергосбережения и энергоэффективности).

Корпус и управление охлаждением

Если вы выбираете полностью пассивный вариант, то корпус стоит выбирать максимально «дырявый», причём, желательно, не сбоку, а сверху и снизу. Так естественная циркуляция воздуха нам поможет, а шума от пассивной системы всё равно нет. В качестве сравнительно недорогих вариантов можно назвать Fractal Design Core 1000 и Cooler Master Silencio 352.

Полупассивным же системам (с активируемым охлаждением «по случаю» или «по желанию») подойдут корпуса с развитой системой вентиляции и грамотным устройством внутреннего пространства: то есть с минимальным сопротивлением воздушным потокам. Здесь за основу можно взять всё тот же Silencio, старшие модели Fractal Design: Core 2500 или 3300.

Управлять вентиляторами можно при помощи вот такой панельки:

И выглядит она симпатично, и набор функций вполне приличный: ручная регулировка 4-х вентиляторов, возможность предупредить пользователя о приближении к «опасной» температуре, отображение температур и оборотов каждого из вентиляторов. А для любителей «крутилок», а не кнопочек, есть вариант с утапливаемыми в корпус потенциометрами: и не торчит ничего, и по «клику» можно достать любой из регуляторов.

Питание

Самая дорогая часть таких сборок — полностью пассивный блок питания. К примеру, Seasonic на 520 Ватт с «платиновым» сертификатом КПД стоит с текущим курсом доллара очешуительных 11 с половиной тысяч рублей. 🙁 Но здесь можно малость схитрить и взять «полупассивный» БП серии Newton от Fractal Design. За 8.5 килорублей вы получите БП, который не включает вентилятор, пока потребление не перейдёт отметку в 400 Ватт. Дело за малым — собраться так, чтобы общее потребление не превышало указанный лимит, что, учитывая современные железки, сделать достаточно легко.

Процессор, материнская плата, память

С материнской платой всё более-менее понятно: сокет LGA-1150 / 1151, размеры и порты — по вкусу, корпусу и потребностям. В случае же с процессором выбор не так прост. Если от ПК не требуется чудес производительности, достаточно обойтись каким-нибудь Core i3 (1150): для всех посведневных задач и современного софта его двух ядер и четырёх потоков хватит, а тепловой пакет в 54 Вт не так уж и сложно «обслужить». К тому же в комплекте вы получите Intel HD 4600, которая отлично справляется с ускорением всяких Photoshop’ов, простенькими или сравнительно старыми играми (в ту же Half Life 2 или Portal вполне можно будет поиграть в разрешении FullHD), декодированием видео и прочими потребностями повседневной эксплуатации.

Новые i5 c архитектурой Skylake-S на сокете 1151 производятся по техпроцессу 14 нм и обеспечивают впечатляющую производительность при достаточно «скромном» теплопакете в 65 Вт. Встроенная графика Intel HD 530 почти во всех тестах превосходит возможности таковой в APU AMD A10, но до производительности дискретных систем, по понятным причинам, ей далеко.

К сожалению, курс валют оставил российский рынок без «экзотических» Core i5 и Core i7 с индексом «Т» (они просто не очень интересны людям в условиях кризиса), но если вы знаете, где такой достать за разумные деньги — стоит обратить на них внимание, т.к. сниженные частоты и «плановый» теплопакет 45 Вт упрощают сборку бесшумных / пассивны систем.

С памятью всё просто. DDR III 1600 Mhz с развитым охлаждением (принудительно обдувать-то её никто не будет, а охлаждаться — надо) или, в случае с сокетом 1151, DDR 4. Вот неплохой вариант.

Охлаждение процессора и всей системы в целом

В пассивном режиме рассеивать 65 Вт тепла сможет не каждый радиатор. Заигрывать придётся с «супербашнями». В качестве универсального «ответа» на любой случай, разумеется, можно взять Noctua NH-D 14. В пассивном режиме этот монстр обеспечит температуру 65 Ваттного процессора в пределах 85 градусов, а в случае чего можно подстраховаться и подключить один из вентиляторов (например, центральный) к системе ручного управления: в играх или тяжёлых задачах даже слабенький воздушный поток существенно облегчит температурные условия.

В случае сбора «полупассивной» системы можно сэкономить и использовать более простую версию, NH-U12S. Прелесть охлаждения от Noctua — длиннющая гарантия на комплектующие (72 месяца), живой саппорт (который, в случае чего, пришлёт вам новый переходник при апгрейде или ещё какую штуку) и ориентированность на малошумные системы.

Ещё можно рассмотреть варианты от Scythe, но с качеством у них последнее время так себе, да и чистить Big Shuriken — то ещё удовольствие. К тому же он занимает много места и часто блокирует слоты памяти / видеокарты.

Также не стоит забывать, что существуют специальные вентиляторы, которые рассчитаны на сборку как раз бесшумных или условно-бесшумных компьютеров. Один из лучших вариантов, что можно достать — Scythe Gentle Typhoon. К сожалению, их почти полностью вывели с рынка и сняли с производства, и найти сейчас можно разве что 500-RPM версию. Наиболее близкие к ним по показателям из ныне выпускающихся — Slip Stream 120. Если корпус позволяет, можно остановиться на 14-сантиметровых Noctua серии ULN, на 650 об/мин они выдают чуть больше 9 дБ, правда, цена вопроса не порадует.

Видеокарта

В большинстве случаев, полностью пассивные варианты видеоадаптеров не отличаются высокой производительностью. Смысла ставить самую дешёвую дискретную карточку при наличии Intel HD внутри самого процессора особо не имеет, разве что вам необходимо подключить ещё 2-3 монитора, а подходящих выходов на материнской плате нет.

В случае же, если вам хочется иногда играть во что-нибудь современное, вариантов для тихого компьютера не так много. Nvidia GTX 750 Ti с полностью пассивным охлаждением — предел того, что можно достать на рынке без проблем.

Более дорогие варианты — вроде GTX 960 Phantom от Gainward в РФ достать тяжеловато. Альтернативой для Gainward’а может стать Palit PA-GTX960 Super JetStream 2G, которая остаётся в полностью пассивном режиме, пока вы не начнёте грузить её трёхмерной графикой, да и в играх практически не слышна.

Система хранения данных

Самым тихим вариантом, конечно, является SSD-диск. Ноль движущихся частей, ноль вибраций и ноль шумов. Тем не менее, хранить терабайты порно рабочих файлов на SSD несколько расточительно, да и бэкапы иногда надо делать. Мы уже писали в начале года о различных линейках HDD: гайд до сих пор актуален. WD Green и Seagate HDD.15 — ваши друзья.

Общие советы по сборке

Если вы собираетесь в полностью пассивный режим — не экономьте на охлаждении процессора и памяти. В системном блоке не будет никаких искусственных потоков воздуха, только естественная конвекция. HN-D 14, память с «воттакенными» радиаторами — вот ваш выбор.

В случае же «полупассивной» сборки стоит отдельное внимание уделить правильной укладке всех проводов внутри системного блока. Всё, что висит, болтается, натянуто поперёк, по диагонали и мешает воздушному потоку (который и так максимально снижен из-за нежелания «шуметь» вентиляторами), во-первых, ухудшает охлаждение, а во-вторых, создаёт ненужные завихрения в воздушном потоке. Идеальная сборка должна выглядеть примерно так:

Пусть сзади всё и не так симпатично, но здесь никаких проблем с потоками воздуха нет и не предвидится.

Если системный блок модульный — удалите все неиспользуемые корзины и блоки. В пассивном варианте можно снять и противопылевые фильтры, «сосать» пыль компьютер не будет, а раз в год продуть комплектующие из баллона со сжатым воздухом — не смертельно.

На этом всё. Если у вас есть удачный опыт сборки бесшумного компьютера — не поленитесь, поделись в комментариях фотографиями и конфигом, люди вам спасибо скажут.

Источник