Бесшумные компьютеры — реальность или выдумка?

Сергей Пахомов

Один из недостатков современных высокопроизводительных домашних и офисных ПК — это назойливый, монотонный и раздражающий шум, который они производят. Кому из нас не досаждает шум, издаваемый ПК? А если приходится работать в ночное время, то тут уж к гулу компьютера добавляются негодование жены, упреки родителей, хныканье малых детей, которые не могут заснуть из-за шумящего ПК… Этот шум раздражает и игроманов, и любителей посмотреть на компьютере фильм или послушать музыку. Чего уж говорить о тех, кто проводит за таким шумным ПК в офисе по восемь часов в день!

казалось бы незапамятные, а на самом деле в недавние времена господства 286-, 386- и даже 486-х процессоров проблема шума особо остро не стояла: тактовые частоты были мизерными (по сегодняшним меркам), а процессоры не требовали активного охлаждения, не говоря уже об иных микросхемах материнской платы. Жесткие диски еще не умели столь быстро вращаться и «шуршать» головками и потому не нагревались, а о том, что видеокарты тоже могут нагреваться, вообще никто не подозревал. В те годы в компьютерных корпусах вообще не устанавливались вентиляторы, так что понять, включен ПК или выключен, можно было только по индикатору питания; короче говоря, компьютеры были практически бесшумными.

По мере же увеличения тактовых частот процессоров и иных микросхем материнской платы неизбежно возрастало и энергопотребление. Законы физики обмануть сложно, а законы эти гласят, что поглощаемая микросхемой мощность прямо пропорциональна квадрату напряжения и тактовой частоте. Следовательно, если мы хотим улучшить производительность за счет увеличения таковой частоты, то неизбежно повышаем и поглощаемую мощность, а в результате возрастает и тепловыделение микросхемы. И если не принимать мер по отводу этого тепла из корпуса компьютера, то непременно наступит перегрев со всеми вытекающими отсюда последствиями. К примеру, современные процессоры Intel Pentium 4 c тактовой частотой 3 ГГц выделяют более 80 Вт тепла, но ведь в компьютере источниками тепловыделения является не только процессор — греются и северный мост чипсета, и модули памяти, и жесткие диски, и сам блок питания, и, конечно же, видеокарта, которая сегодня представляет собой своеобразный компьютер в компьютере, со своими графическим процессором и памятью. По этой причине во всех современных корпусах предусмотрены штатные места для установки вентиляторов, способствующих отводу тепла из корпуса компьютера. Таких вентиляторов в одном корпусе может насчитываться до десяти и даже более. Судите сами: вентилятор на процессоре, вентилятор на северном мосте чипсета, вентилятор на видеокарте, вентилятор в блоке питания (причем в блоке питания могут использоваться два вентилятора) плюс дополнительные вентиляторы, устанавливаемые на передней, задней и боковой стенках корпуса, а некоторые корпуса допускают возможность установки до семи (!) дополнительных вентиляторов. И все было бы хорошо, если бы не одна проблема. Каждый вентилятор — это источник шума. Собственно, все то, что вращается, издает шум, и этот шум может усиливаться самим корпусом компьютера вследствие резонирования. Таким образом, в типичном компьютере можно выделить несколько паразитных источников шума:

• вентилятор блока питания;

• вентилятор кулера центрального процессора;

• вентилятор на высокопроизводительной видеокарте;

• дополнительные вентиляторы в корпусе системного блока;

• дисководы;

• жесткие диски;

• конструкция корпуса системного блока, усиливающая вибрации от вращающихся компонентов.

Кажется, что эта проблема действительно неразрешима и что нельзя сочетать высокую производительность и бесшумность, однако не все так печально и безысходно. Бесшумные и в то же время высокопроизводительные ПК — это не миф. Более того, некоторые зарубежные компании стали специализироваться на выпуске именно бесшумных ПК. Впрочем, что мы всё об иностранцах — наши тоже в стороне не стоят. В России абсолютно бесшумные высокопроизводительные ПК производит компания «ТИМ Компьютерс» (www.team.ru), выпускающая серию компьютеров под торговыми марками TeamHome h512:SE, TeamHome h712:SE и Team Office b712:SE в бесшумном варианте (Silent Edition).

Секрет соединения высокой производительности и бесшумности «в одном флаконе» мы рассмотрим на примере компьютера TeamHome h712:SE, в котором, как и во всех моделях марки Team с обозначением SE, применен целый комплекс оригинальных решений, позволяющих не просто уменьшить шум компьютера, но и сделать ПК по-настоящему бесшумным.

Прежде всего остановимся на аппаратной конфигурации ПК TeamHome h712:SE. Компьютер построен на высокопроизводительном процессоре Intel Pentium 4 c тактовой частотой 2,6 ГГц, частотой системной шины 800 МГц и поддержкой технологии Hyper-Threading. Материнской платой ПК служит хорошо зарекомендовавшая себя своей надежностью в работе плата Intel D875PBZLK на основе самого высокопроизводительного сегодня набора микросхем Intel 875. В компьютере установлены два модуля памяти DDR400 по 256 Мбайт, то есть суммарный объем составляет 512 Мбайт. К тому же использование двух одинаковых модулей позволяет задействовать двухканальный режим работы контроллера памяти и ускоренный доступ к памяти PAT, поддерживаемый чипсетом Intel 875. В компьютере применяется видеокарта Radeon 9600 Pro, однако допускается установка и другого видеоадаптера. Дисковая подсистема компьютера построена на жестком SATA-диске Seagate Barracuda 7200.7 Plus емкостью 80 Гбайт.

Итак, из описания конфигурации ПК TeamHome h712:SE следует, что этот компьютер действительно высокопроизводительный, а значит, для нормального функционирования требует эффективного охлаждения. Для охлаждения процессора вместо штатного кулера используется бесшумный кулер Zalman CNPS5700D-Cu (рис. 1). Его радиатор выполнен целиком из меди с радиально расходящимися ребрами (рис. 2), а общая площадь всех ребер составляет 1270 см2.

Над радиатором располагается 80-мм вентилятор с регулируемой скоростью вращения. Минимальная скорость вращения составляет 1700 об./мин, максимальная — 3100 об./мин. При минимальной скорости вращения уровень шума равен всего 20 дБ (порог чувствительности человеческого слуха немного выше), а при максимальной скорости вращения уровень шума вентилятора — 34 дБ. В целях управления скоростью вращения вентилятора используется специальный регулятор, включаемый в цепь между вентилятором и разъемом для подключения вентилятора процессора на материнской плате.

Завершает систему охлаждения процессора специальный пластиковый кожух, выполняющий функцию воздуховода. Вентилятор работает на отсос от процессора горячего воздуха, который выводится через кожух.

Для охлаждения всех остальных компонентов ПК в корпусе установлены два с низкими оборотами малошумящих 120-мм вентилятора. Первый вентилятор размещен на лицевой стенке корпуса и втягивает холодный воздух в корпус. Поскольку этот вентилятор расположен непосредственно перед корзиной с жесткими дисками, то он одновременно охлаждает жесткие диски. Второй вентилятор находится на задней панели корпуса и работает на выдув горячего воздуха из корпуса. Оба вентилятора имеют специальные трехступенчатые регуляторы скорости вращения, что позволяет контролировать температурный режим в зависимости от внешних условий или от нагрузки на ПК. Регуляторы позволяют варьировать скорость вращения от 800 до 1500 об./мин.

Как уже отмечалось, одним из источников шума в современных ПК является 3D-видеокарта, которая традиционно оснащается мощным вентилятором. В бесшумных компьютерах марки Team вместо штатных вентиляторов и радиаторов используется специальный безвентиляторный (а потому и абсолютно бесшумный) набор Zalman для охлаждения видеокарт. Данный набор состоит из двух радиаторов и системы тепловых трубок, способствующих эффективному отводу тепла от микросхем видеокарты (рис. 3).

Особого внимания заслуживает и сам корпус ПК ASCOT 6AR/300. Взамен штатного блока питания в нем применяется малошумный блок питания Zalman ZM300A-APF (рис. 4) мощностью 300 Вт, который базируется на интеллектуальных методах охлаждения — варьирование скорости вращения вентилятора блока питания в зависимости от температуры.

Другая интересная особенность корпуса, предотвращающая возникновение резонирующих вибраций, которые появляются при работе жестких дисков, — это наличие резиновых демпферов в корзине для установки жестких дисков (рис. 5). В результате этого при установке жестких дисков удается избежать их прямого контакта с корпусом.

Как уже говорилось, комплексный подход, используемый в компьютерах марки Team, позволяет значительно снизить громкость шума. Однако, чтобы не ограничиваться голословными заверениями, мы провели тестовые испытания по измерению уровня звука, издаваемого компьютером TeamHome h712:SE.

Существует несколько методик по измерению громкости звука, описанных в различных стандартах. В России для определения громкости звука применяются ГОСТ 12.1.026-80, описывающий методику определения шумовых характеристик источников шума в свободном звуковом поле над звукоотражающей плоскостью, и ГОСТ 12.1.024-81, описывающий методику определения шумовых характеристик источников шума в заглушенной камере. Использование заглушенной камеры в наших условиях не представлялось возможным, поскольку минимальный размер такой камеры в соответствии с ГОСТ должен составлять 100 м3), поэтому за основу был взят ГОСТ 12.1.026-80.

В соответствии с указанным документом измерение шума производилось в восьми различных точках, положение которых рассчитывается согласно ГОСТ и которые находятся на разных расстоянии и высоте от ПК, а сам компьютер устанавливается на звукоотражающую поверхность. Общий результат при этом определяется как среднее арифметическое всех произведенных замеров в каждой из точек. Измерения выполнялись с помощью шумомера CENTER 322 (рис. 6).

В соответствии с нашими измерениями уровень шума, издаваемого ПК TeamHome h712:SE, составил 33 дБ при естественном фоне 30 дБ (для сравнения отметим, что стандартный ПК создает шум на уровне 35-45 дБ).

Надо сказать, что процедура измерения шума по ГОСТ 12.1.026-80 весьма сложна, однако позволяет получать повторяемые и достаточно точные данные. Впрочем, пользователя в большей степени интересует не тот шум, который возможно измерить в лабораторных идеализированных условиях, а тот, который реально ощущается при работе с компьютером. В этом смысле правильно измерять уровень шума в рабочей обстановке, то есть имитировать наиболее типичное взаимное расположение пользователя и системного блока ПК. Для такой имитации мы расположили системный блок под столом в непосредственной близости от стены, а шумомер установили на высоте 120 см на полом и на расстоянии 50 см от системного блока (по центру). Измеренный при этом уровень шума составил 32 дБ (наш офисный ПК при тех же условиях измерения издавал шум на уровне 42 дБ).

Естественно возникает вопрос: насколько дороже стоит такая бесшумная редакция ПК? Оказывается, что по сравнению с традиционным ПК аналогичной конфигурации цена компьютера в бесшумном исполнении всего на 100 долл. больше. Не столь уж высокая плата за покой в вашем доме!

КомпьютерПресс 12'2003