Кулеры для процессоров Intel
CoolerMaster Hyper 6+ (RR-UNH-P0U1)
Gigabyte 3D Rocket-Pro (PCU22-VG)
Titan Vanessa (TTC-NK25TB/SC(RB))
Тепловые трубки способствуют эффективному теплоотводу...
В тестовой лаборатории «КомпьютерПресс» было проведено тестирование семи систем охлаждения центрального процессора, в ходе которого оценивались возможности следующих моделей: CoolerMaster Hyper 6+ (RR-UNH-P0U1), Foxconn CMI-775-4B, Gigabyte 3D Rocket-Pro (PCU22-VG), Titan Vanessa (TTC-NK25TB/SC(RB)), Zalman CNPS7700-Cu, Zalman CNPS9500 LED и Zalman Fatal1ty FS-C77.
Введение
ак правило, вопросам обеспечения рабочего температурного режима компьютерной системы внимание уделяется в последнюю очередь. Об эффективности систем охлаждения всерьез задумываются, пожалуй, только любители оверклокинга. На самом же деле эффективностью системы охлаждения нельзя пренебрегать ни в коем случае, особенно если речь идет о компьютерах, собранных на современных высокопроизводительных, а значит, весьма энергоемких компонентах. Зачастую неверный выбор системы охлаждения и, в частности, системы охлаждения центрального процессора, которая не способна обеспечить требуемый тепловой режим, может привести к нестабильной работе системы или к преждевременному выходу из строя компонентов. Что же касается центрального процессора, то его перегрев, помимо прочего, ведет к снижению производительности компьютерной системы, причем системы тепловой защиты современных процессоров работают таким образом, что пользователь может даже не подозревать, что из-за нарушения теплового режима его система не использует всех своих потенциальных возможностей.
Рассказ о системах охлаждения центрального процессора, на наш взгляд, правильнее всего начать с рассмотрения его теплового дизайна в целом, обратив внимание на все способы и технологии, обеспечивающие рабочий температурный режим. Ведь подобные системы, которые обычно называют кулерами, являются пусть и важнейшим, но далеко не единственным инструментом, призванным обеспечить должный тепловой режим работы центрального процессора. А это означает, что оценивать возможности тех или иных систем охлаждения следует с учетом теплового дизайна процессора, то есть относительно конкретных моделей центральных процессоров. Для полноты оценки возможностей универсальных кулеров, конечно, следовало бы провести тестирование каждого типа процессоров, на работу с которыми рассчитаны данные системы охлаждения. Но мы решили ограничиться лишь процессорами Intel, выполненными в формфакторе LGA775, тем более что для этого тестирования, помимо универсальных, были предоставлены и кулеры, специально предназначенные для данного типа центральных процессоров.
Таким образом, рассказ о возможностях протестированных нами систем охлаждения мы начнем с рассмотрения теплового дизайна современных процессоров Intel, в частности — новых двухъядерных процессоров Intel Pentium D, поскольку в тестовом стенде применялся процессор именно этого семейства.
Из документа под названием «Intel Pentium D Processor and Intel Pentium Processor Extreme Edition 840. Thermal and Mechanical Design Guidelines» можно почерпнуть массу полезной информации, в том числе основные требования, предъявляемые к устанавливаемой системе охлаждения центрального процессора, как-то: статическая нагрузка (static preload), создаваемая креплением этой системы на корпус процессора (она должна быть в пределах от 18 lbf (80,1 N) до 70 lbf (311,5 N)), и рекомендуемая масса (для ATX-систем предпочтительно использовать радиаторы весом не более 550 г). Кроме того, из данного документа можно узнать ряд весьма интересных фактов о тепловом дизайне самого процессора. Об этом мы и поговорим чуть подробнее.
Итак, поверхность процессора, на которую устанавливается система охлаждения, носит название Integrated Heat Spreader (IHS). Основным назначением IHS является не только и не столько механическая защита процессорного ядра, сколько обеспечение более равномерного распределения тепла по внешней поверхности, то есть по поверхности контакта с системой охлаждения, при том что нагрев различных элементов кристалла процессора, соприкасающихся с внутренней стороной IHS, очень неравномерен. Для обеспечения более эффективного теплообмена между IHS и системой охлаждения предусматривается применение специального материала — thermal interface material (TIM), или, проще говоря, термопасты.
Основными параметрами, характеризующими и определяющими тепловые аспекты работы процессора, являются: Thermal Profile и Tcontrol. Что же представляют собой упомянутые параметры и каким образом они связаны с используемой системой охлаждения?
Thermal Profile (тепловой профиль) определяет зависимость температуры корпуса процессора от рассеиваемой мощности (рис. 1). При этом TDP (Thermal Design Power) и максимальная температура корпуса — это максимальные значения теплового профиля.
Рис. 1. Тепловой профиль
Угол наклона теплового профиля может быть и значительно меньше, чем это оговорено в спецификациях Intel. Наклон теплового профиля напрямую зависит от теплового сопротивления 
(Case-to-Local ambient thermal characterization parameter) радиатора, установленного на процессоре, которое выражается в °С/Вт и определяется по следующей формуле:
,
где: Tc — температура корпуса процессора (определяется в точке геометрического центра IHS); Ta — температура окружающего воздуха в корпусе вблизи процессора; PD — рассеиваемая мощность (вся мощность, рассеиваемая через IHS).
Tcontrol — это значение рабочей температуры, которое определяется посредством интегрированного термодиода. По достижении рабочей температуры скорость вращения вентилятора кулера процессора начинает увеличиваться. Когда рабочая температура процессора меньше значения Tcontrol, скорость вращения вентилятора может быть снижена, что позволяет уменьшить шум системы охлаждения при соблюдении тепловых спецификаций. Tcontrol определяется BIOS системной платы на основе значений специальных регистров процессора, записываемых туда при его изготовлении.
Еще одна особенность теплового дизайна процессоров Intel Pentium D — это интегрированные функции теплового управления Thermal Monitor и Thermal Monitor 2 (они присутствуют также в последних версиях одноядерных процессоров Intel Pentium 4).
Функция Thermal Monitor, известная также как режим Throttling, реализована следующим образом: при нагревании процессора до некоторой критической температуры генерируется сигнал PROCHOT#, что приводит к включению цепей Thermal Control Circuit (ТСС), — при этом тепловой статус процессора определяется состоянием специальных регистров. Главная функция сигнала PROCHOT# — это внешняя индикация того, что температура процессора превысила максимальное рабочее значение. До тех пор пока не будет объявлен сигнал PROCHOT#, цепи ТСС будут неактивны. Объявление сигнала PROCHOT# зависит от значения нескольких регистров процессора. Температура, при которой «выставляется» сигнал PROCHOT#, индивидуально калибруется для каждого процессора при производстве исходя из величины рассеиваемой им мощности, которая приблизительно определяется по графику Thermal Profile. Однажды заданное значение температуры для PROCHOT# уже не может быть изменено.
И еще одно очень важное замечание: сигнал PROCHOT# может быть «выставлен» не только по «инициативе» процессора, но и системами тепловой защиты других компонентов устройства, например модулей регулировки напряжения (Voltage Regulation Module, VRM), которые при достижении предельного значения температуры включают цепи ТСС.
Активированные ТСС-цепи будут пытаться снизить температуру процессора за счет уменьшения потребляемой мощности. В оригинальном исполнении Thermal Monitor делает это введением служебных циклов (duty cycle), во время которых прекращается подача внутренних тактовых импульсов, за счет чего уменьшается эффективная частота работы процессора. Таким образом, при включенных цепях ТСС тактовая частота процессора отключается, когда же они неактивны — частота возвращается к своему прежнему значению (рис. 2).
Рис. 2. Работа цепей ТСС
Продолжительность служебного цикла специфична для каждого процессора и определяется индивидуально, но в любом случае составляет примерно 3 мкс. Это время зависит от тактовой частоты и будет тем меньше, чем выше частота процессора.
В новых процессорах компании Intel (процессоры Intel Extreme Edition, Intel Pentium D и Intel Pentium 4 6-й серии и последние модели 5-й серии) к функции Thermal Monitor добавился еще один инструмент теплового контроля — функция Thermal Monitor 2. Эта функция имеет схожую с Thermal Monitor реализацию, с той лишь разницей, что в ее случае задействуются усовершенствованные цепи ТСС (enhanced Thermal Control Circuit, еТСС), которые используют иные, более эффективные механизмы снижения потребляемой процессором мощности. Если быть предельно кратким, то работу Thermal Monitor 2 можно описать так: когда рабочая температура процессора достигает установленного предела, по сигналу PROCHOT# включаются цепи еТСС, что приводит к уменьшению коэффициента умножения, и соответственно к снижению тактовой частоты процессора и значения напряжения питания (input voltage identification, VID). Это, в свою очередь, вызывает снижение потребляемой процессором мощности, а следовательно, и его рабочей температуры. Если же рассмотреть работу цепей еТСС более подробно, то процесс переключения частоты и напряжения питания процессора выглядит следующим образом: для любого процессора, поддерживающего функцию Thermal Monitor 2, определены две рабочие точки, для каждой из которых характерно специфическое значение тактовой частоты и напряжения. Первая рабочая точка соответствует нормальному рабочему режиму. Вторая рабочая точка — пониженному значению тактовой частоты и напряжения. Когда цепи еТСС включены, процессор автоматически переключается на работу с новой тактовой частотой, значение которой соответствует величине тактовой частоты, определенной для второй рабочей точки. Такой переход происходит очень быстро — примерно за 5 мкс. Во время этого переключения процессор не может обрабатывать никакие запросы системной шины, весь трафик данной шины блокируется. Переход на новую тактовую частоту вызывает переключение регулятора напряжения на новое значение VID, а следовательно, для работы Thermal Monitor 2 регулятор напряжения системной платы должен поддерживать возможность переключения VID. Во время перехода на новое напряжение питания VRM модуля будет последовательно переключаться по всему набору VID до достижения требуемого значения. Каждый шаг такого переключения равен 12,5 мВ, а их количество определяется таблицей VID. Во время этого перехода процессор продолжает выполнять инструкции. После того как температура процессора снижается, происходит обратное переключение в нормальный рабочий режим, при этом вначале увеличивается напряжение, а затем поднимается тактовая частота процессора (рис. 3).
Рис. 3. Работа Thermal Monitor 2
Кстати говоря, минимальное значение коэффициента умножения, которое используется для снижения тактовой частоты, для всех процессоров одинаково и равно 14, из чего следует, что данная технология недоступна для процессоров с тактовой частотой меньше или равной 2,8 ГГц (при частоте FSB 800 МГц).
Разобравшись в некоторых тонкостях теплового дизайна центрального процессора, перейдем к кулерам, которые, собственно, и стали предметом нашего сегодняшнего исследования. Упрощенно любую систему охлаждения можно охарактеризовать следующими параметрами: теплопроводность, зависящая от материала, из которого изготовлен радиатор, площадь рассеивания, определяемая конструкцией радиатора; воздушный поток, характеризующий производительность вентилятора охлаждения. К данному набору, пожалуй, следует добавить и уровень шума, который также во многом обусловлен типом применяемого вентилятора. Все усилия производителей систем охлаждения по большому счету направлены на улучшение именно этих параметров. Так, стремясь улучшить рабочие характеристики своих решений, производители перешли от дешевых алюминиевых кулеров к более дорогим, но обладающим лучшей теплопроводностью медным (или по крайней мере к комбинированным решениям — медная основа, алюминиевые пластины), на смену которым сегодня приходят новые — с использованием тепловых трубок. Желание увеличить площадь рассеивания приводит к росту количества пластин (ребер) радиатора, увеличению их геометрического размера и появлению различных оригинальных конструктивных решений, позволяющих как можно компактнее разместить максимальное количество пластин и при этом обеспечить возможность их эффективного охлаждения с помощью вентилятора. Кстати, о вентиляторах, их эволюция связана с развитием в нескольких направлениях. Главной их задачей, как уже говорилось, является создание как можно большего воздушного потока. Помимо усовершенствования конструкции, этого можно добиться двумя путями: наращиванием скорости вращения или увеличением диаметра вентилятора. Но у каждого из этих подходов есть свои недостатки. Так, наращивание скорости приводит к увеличению уровня шума и к снижению срока службы, что производители пытаются компенсировать различными конструктивными решениями, к примеру использованием более совершенных систем крепления вентилятора с помощью специально разработанных подшипников. Второй способ — увеличение диаметра вентилятора — приводит к увеличению геометрических размеров системы охлаждения, из-за чего могут возникнуть трудности с ее установкой.
Какие же пути решения этих задач предлагают сегодня производители систем охлаждения и какова эффективность их подходов — вот что мы попытались оценить в ходе тестирования.
|
Тепловые трубки способствуют эффективному теплоотводу от поверхности процессора и по своему коэффициенту теплопроводности в сотни раз превосходят обычные медные трубки. По принципу действия тепловые трубки во многом схожи с термосифонами, в которых теплоотвод осуществляется за счет тепловой конвекции. Простейший термосифон представляет собой полую и герметично закрытую трубку, например, из меди, внутри которой имеется небольшое количество рабочей жидкости. Термосифон располагается вертикально, а конец с жидкостью помещается в область повышенной температуры. При подводе тепла жидкость начинает превращаться в пар (зона испарения). Образующийся при нагревании пар в результате конвекции движется вверх, то есть в зону с меньшей температурой. В результате остывания пар конденсируется и стекает по стенкам термосифона вниз под действием гравитационных сил. Для эффективного теплоотвода с помощью такого термосифона необходимо обеспечить постоянный отвод тепла от зоны конденсации, что можно сделать с помощью радиатора. То есть необходимо, чтобы всегда был градиент температуры и температура зоны конденсации была достаточной для конденсации пара. Термосифон может работать только тогда, когда зона испарения находится ниже зоны конденсации, — это главный недостаток термосифона, который ограничивает его использование в системах охлаждения процессоров. Для построения более универсальных систем охлаждения требуется, чтобы теплоотвод осуществлялся при любом положении трубы, а не только при вертикальном. Однако для этого необходимо предусмотреть иной механизм возврата конденсата в зону испарения, то есть не под действием, а возможно, вопреки действию гравитационных сил. Таким механизмом возврата жидкости в зону испарения может служить капиллярный эффект в пористом материале, и именно он реализуется в тепловых трубках. Тепловые трубки, используемые для системы охлаждения процессоров, обычно изготавливаются из меди, с нанесенным на внутреннюю поверхность слоем пористого материала. В качестве рабочей жидкости могут применяться различные вещества, удовлетворяющие определенным условиям. Прежде всего рабочая жидкость должна иметь точку фазового перехода жидкость—пар в требуемом диапазоне рабочих температур, обладать достаточно большой удельной теплотой парообразования (так как чем выше удельная теплота парообразования, тем меньше потребуется жидкости), а также иметь высокую теплопроводность, чтобы свести к минимуму перепад температур между стенкой трубки и поверхностью испарения. Предпочтительно использовать жидкости с высоким поверхностным натяжением, поскольку в этом случае жидкость будет обладать ярко выраженным капиллярным эффектом. Для охлаждения процессоров в качестве рабочей жидкости можно применять воду (диапазон рабочих температур — от 30 до 200 °С) или ацетон (диапазон рабочих температур — от 0 до 120 °С). Капиллярно-пористый материал, используемый в тепловых трубках, должен быть и достаточно мелкопористым (для улучшения капиллярного эффекта), однако слишком мелкопористая структура будет препятствовать проницаемости жидкости. Выбор капиллярно-пористого материала зависит и от рабочих температур, и от общей длины тепловой трубки. |
||
 |
|
Участники тестирования
ля начала ознакомимся с данными спецификаций имевшихся в нашем распоряжении систем охлаждения центрального процессора (см. табл. 1), а затем вкратце коснемся некоторых особенностей их конструкции.
Таблица 1. Технические характеристики систем охлаждения центрального процессора
Zalman CNPS7700-Cu
Кулер CNPS7700-Cu выполнен в узнаваемом фирменном стиле от Zalman, родоначальниками которого были «семитысячники» этой корейской компании, впервые представленные широкой публике в 2002 году и с тех пор завоевавшие заслуженную популярность благодаря своей эффективности, надежности, а главное — малошумности. Системы охлаждения 7700-й серии остались верны традиции: та же пиаловидная форма, невысокие, но широкие ребра радиатора и большой, тихий вентилятор (рис. 4).
Рис. 4. Кулер Zalman CNPS7700-Cu
Кулер Zalman CNPS7700-Cu полностью выполнен из меди — то есть как основа, так и пластины радиатора сделаны из этого металла, только для установки крепежа имеются две симметричные стальные вставки, обеспечивающие большую надежность крепления, ведь при всех достоинствах медь все же довольно мягкий металл. Кстати, о системе крепления: Zalman CNPS7700-Cu имеет в комплекте набор крепежа, позволяющий использовать этот кулер для охлаждения процессоров как Intel (Socket 478/Socket 775), так и AMD (Socket 754/939/940) (рис. 5).
Рис. 5. Набор крепежа кулера Zalman CNPS7700-Cu
Процесс установки хотя и предполагает некоторые подготовительные действия, тем не менее весьма прост и не требует много времени, к тому же имеющаяся в комплекте поставки инструкция содержит наглядное пошаговое руководство по монтажу данной системы охлаждения. Однако следует учитывать, что кулер Zalman CNPS7700-Cu имеет весьма внушительные габариты (136x136x67 мм), а посему его можно установить далеко не на все материнские платы. Так, к примеру, подобный кулер не подходит для материнских плат компании Gigabyte с системой электропитания Dual Power System. К слову сказать, весит это устройство 918 г, что тоже стоит принимать во внимание, особенно при транспортировке компьютера с такой системой охлаждения.
Zalman CNPS7700-Cu оснащен 120-миллиметровым вентилятором на двух шарикоподшипниках, скорость вращения которого можно регулировать посредством входящего в комплект поставки контроллера FAN MATE 2 (рис. 6). При этом предусмотрена возможность внешнего крепления этого регулятора.
Рис. 6. Контроллер скорости вращения вентилятора FAN MATE 2
Еще одна интересная характеристика данного кулера: общая площадь рассеивания его радиатора составляет 3268 см2.
К недостаткам кулера Zalman CNPS7700-Cu следует отнести невозможность динамического управления скоростью вращения кулера с помощью контроллера PWM (pulse-width modulation) в зависимости от текущей температуры процессора (такой возможностью обладают только 4-контактные кулеры), а кроме того, поскольку предполагается, что контроллер скорости вращения вентилятора FAN MATE 2 располагается внутри корпуса ПК, невозможно оперативно регулировать скорость вращения.
Zalman Fatal1ty FS-C77
Этот кулер полностью идентичен модели Zalman CNPS7700-Cu, за исключением того, что изготовлен он из анодированной (красной) меди и в нем используется другой вентилятор — более высокоскоростной, выполненный из прозрачного пластика и имеющий красную подсветку. Все это придает данной модели весьма оригинальный и эффектный вид (рис. 7). Кулер Zalman Fatal1ty FS-C77 весьма шумный, но обладает эффективным охлаждением, поскольку позиционируется для оверклокинга и игровых ПК. Соответственно данная модель не комплектуется модулем управления скоростью вращения вентилятора, что, конечно же, делает невозможным создание малошумных ПК на ее базе.
Рис. 7. Кулер Zalman Fatal1ty FS-C77
Zalman CNPS9500 LED
Zalman CNPS9500 LED — новый, универсальный кулер, который может быть использован в качестве системы охлаждения для широкого спектра современных процессоров Intel (Socket 478/Socket 775) и AMD (Socket 754/939/940). Основой этого кулера стали три медные тепловые трубки, имеющие форму восьмерки, по верхнему изгибу которых укреплены медные ребра охлаждения, охватывающие расположенный в центре 92-миллиметровый вентилятор с голубой подсветкой (рис. 8). Отметим, между прочим, что общая площадь рассеивания радиатора данной модели составляет 3698 см2. Подобная конструкция позволила максимально снизить вес кулера (530 г), при том что эффективность этой системы охлаждения, очевидно, весьма высока.
Рис. 8. Кулер Zalman CNPS9500 LED
Zalman CNPS9500 LED имеет в комплекте набор крепежа (рис. 9), позволяющий использовать его для охлаждения процессоров как Intel (Socket 478/Socket 775), так и AMD (Socket 754/939/940).
Рис. 9. Набор крепежа кулера Zalman CNPS9500 LED
Установка кулера хотя и требует некоторого времени, но не доставит хлопот даже неподготовленному пользователю, тем более что имеющаяся в комплекте поставки инструкция содержит наглядное пошаговое руководство по монтажу данной системы охлаждения.
Как уже упоминалось, Zalman CNPS9500 LED оснащен 92-миллиметровым вентилятором на двух шарикоподшипниках, скорость вращения которого можно регулировать с помощью входящего в комплект поставки контроллера FAN MATE 2. При этом предусмотрена возможность внешнего крепления данного регулятора.
Ну а если говорить о недостатках кулера Zalman CNPS9500 LED, то, как и у двух предыдущих моделей, в нем отсутствует возможность динамического управления скоростью вращения вентилятора.
CoolerMaster Hyper 6+ (RR-UNH-P0U1)
Кулер CoolerMaster Hyper 6+ (RR-UNH-P0U1) создан на базе шести медных тепловых трубок, для эффективного «съема» тепла с которых используется алюминиевый пластинчатый радиатор оригинальной конструкции, обдуваемый 100-миллиметровым вентилятором (рис. 10). Эта система охлаждения имеет весьма внушительные размеры (115x100x135 мм) и вес (795 г без вентилятора), что нужно учитывать при выборе кулера для своей компьютерной системы.
Рис. 10. Кулер CoolerMaster Hyper 6+ (RR-UNH-P0U1)
Благодаря оригинальному дизайну системы крепления и набору элементов крепежа (рис. 11) кулер CoolerMaster Hyper 6+ может применяться в качестве системы охлаждения практически для любых выпускаемых сегодня десктопных процессоров компаний AMD и Intel — это и Intel Celeron (Socket 478), и Intel Celeron D (Socket 775), и Intel Pentium 4 (Socket 478/775), и AMD Athlon XP (Socket A), и AMD Sempron (Socket A/754), и семейство процессоров AMD Athlon 64 (Socket 754/939/940).
Рис. 11. Набор крепежа кулера CoolerMaster Hyper 6+
Интересен тот факт, что вентилятор охлаждения у CoolerMaster Hyper 6+ устанавливается отдельно, причем для него предусмотрены два «посадочных» места и в принципе он может быть заменен любым другим вентилятором, имеющим аналогичное крепление, или даже парой вентиляторов, которые можно установить с двух сторон радиатора. Но только стоит ли искать ему замену? Ведь предлагаемый производителем вентилятор выполнен на подшипнике скольжения с нарезкой (Rifle Bearing), что обеспечивает низкий уровень шума при работе и большой ресурс наработки на отказ. Кстати, этот вентилятор имеет 4-пиновый разъем питания, позволяющий осуществлять динамическое управление скоростью вращения с помощью контроллера PWM (pulse-width modulation), а кроме того, он подсвечивается четырьмя голубыми светодиодами.
Что касается монтажа кулера, то для человека, впервые столкнувшегося с подобной задачей, это может стать нелегким делом. К сожалению, прилагаемая к CoolerMaster Hyper 6+ инструкция содержит не очень понятные общие указания по установке. Но однажды разобравшись с порядком установки этой системы охлаждения, впоследствии данную операцию можно будет выполнять в течение нескольких минут.
Gigabyte 3D Rocket-Pro (PCU22-VG)
Кулер Gigabyte 3D Rocket-Pro (PCU22-VG) построен на основе четырех медных тепловых трубок, для эффективного охлаждения которых используются радиатор, набранный из тонких алюминиевых пластин, и турбинный вентилятор, что стало главной находкой разработчиков этой модели, позволившей им значительно уменьшить размеры и вес данной системы охлаждения (рис. 12). Данный кулер оригинален во всем и не похож ни на одну из участвовавших в тестировании моделей. Наибольший интерес, на наш взгляд, представляет предложенный разработчиками GIGABYTE Technology способ обдува пластин радиатора.
Рис. 12. Кулер Gigabyte 3D Rocket-Pro (PCU22-VG)
Конструкция турбинного вентилятора этого кулера такова, что при вращении турбины, которая расположена внутри кулера, воздух втягивается внутрь, проходя через верхние пластины, и выталкивается наружу, проходя через нижние; при этом специальная «юбка» направляет поток воздуха вниз для более эффективного охлаждения элементов, расположенных вблизи процессорного разъема (рис. 13). Любителям моддинга, возможно, будет интересно узнать, что этот кулер имеет подсветку (четыре голубых светодиода).
Рис. 13. Турбинный вентилятор кулера Gigabyte 3D Rocket-Pro (PCU22-VG)
К слову сказать, скорость вращения турбины-вентилятора может регулироваться пользователем посредством модуля управления, который может быть как установлен в 3,5-дюймовый отсек корпуса ПК, так и смонтирован на задней панели (рис. 14).
Рис. 14. Контроллер скорости вращения вентилятора кулера Gigabyte 3D Rocket-Pro
Благодаря оригинальному дизайну системы крепления и набору элементов крепежа (рис. 15), Gigabyte 3D Rocket-Pro может использоваться в качестве системы охлаждения практически для любых выпускаемых сегодня десктопных процессоров компаний AMD и Intel — это и Intel Celeron (Socket 478), и Intel Celeron D (Socket 775), и Intel Pentium 4 (Socket 478/775), и AMD Athlon XP (Socket A), и AMD Sempron (Socket A/754), и семейство процессоров AMD Athlon 64 (Socket 754/939/940).
Рис. 15. Набор крепежа кулера Gigabyte 3D Rocket-Pro (PCU22-VG)
Установка данной системы охлаждения вряд ли вызовет какие-либо затруднения, хотя пользователю все же придется воспользоваться отверткой и потратить несколько минут своего драгоценного времени.
К недостаткам данного кулера можно отнести невозможность динамического управления скоростью вращения.
Titan Vanessa (TTC-NK25TB/SC(RB))
Данный кулер можно охарактеризовать как большой или даже огромный. Большой — во всем. Большие габариты (150x130x117 мм), огромный вентилятор (120 мм) и внушительные размеры тепловой трубки, диаметр которой составляет 25 мм, не имеют аналогов среди представленных в этом тестировании систем охлаждения центрального процессора (рис. 16).
Рис. 16. Кулер Titan Vanessa (TTC-NK25TB/SC(RB))
Итак, основой Titan Vanessa служит медная тепловая трубка диаметром 25 мм, на которой закреплены алюминиевые пластины радиатора, имеющие форму бабочки. Для охлаждения этой конструкции используется большой 120-миллиметровый вентилятор. Причем он является независимым компонентом данной системы, поэтому вместо него можно взять любой 120-миллиметровый вентилятор. Кстати говоря, к этому кулеру может прилагаться несколько моделей вентиляторов: на муфте, на одном или двух подшипниках, на Z-AXIS. Для управления скоростью вращения вентилятора предусмотрен специальный модуль, который устанавливается в 3,5-дюймовый отсек корпуса ПК (рис. 17).
Рис. 17. Контроллер скорости вращения вентилятора кулера Titan Vanessa
Кулер Titan Vanessa относится к разряду универсальных систем охлаждения, поскольку система его крепления и входящий в комплект поставки набор крепежа (рис. 18) позволяют использовать его практически в любых системах, собранных на базе как процессоров Intel (Socket 478/Socket 775), так и AMD (Socket A/754/939/940), — препятствием для этого может стать разве что слишком большой размер устройства и вызванные этим сложности монтажа.
Рис. 18. Набор крепежа кулера Titan Vanessa
Процесс установки данного кулера при всей кажущейся на первый взгляд замысловатости весьма прост и не занимает много времени. Кстати, в комплекте имеется очень удобная отвертка.
К недостаткам данного кулера можно отнести невозможность динамического управления скоростью вращения.
Foxconn CMI-775-4B
Кулер Foxconn CMI-775-4B предназначен для использования в качестве системы охлаждения процессоров Intel Pentium 4 (на ядре Prescott с тактовой частотой 2,8-4 ГГц) и Intel Celeron D, выполненных в формфакторе LGA775. По сути, Foxconn CMI-775-4B представляет собой модернизированную версию «боксовых» кулеров, поставляемых в комплекте с двухъядерными процессорами Intel, которые, кстати, тоже производятся на заводах Foxconn. Суть модернизации заключается в том, что в данном случае применяется более производительный и менее шумный вентилятор, выполненный на одном шарикоподшипнике и втулке. В остальном все то же самое: массивный медный сердечник, алюминиевые пластины, пластиковые пистоны-крепления.
Рис. 19. Кулер Foxconn CMI-775-4B
По причине маловыразительного дизайна (рис. 19) такой кулер вряд ли привлечет к себе внимание покупателей, окажись он на прилавке рядом с такими монстрами, как Zalman или Titan. Действительно — маленький, дешевенький, да и меди не очень много и на елочную гирлянду (в смысле всяких мигающих огоньков) мало похож. Но… первое впечатление обманчиво. В общем, здесь, как в русской поговорке, — мал да удал. Впрочем, не будем забегать вперед (дождемся результатов тестирования, а пока лишь посоветуем читателям обратить особое внимание на данный кулер и отметим одну весьма интересную его особенность. Этот кулер имеет 4-контактный разъем питания, что подразумевает возможность динамического управления скоростью вращения через PWM-контроллер в зависимости от текущей температуры процессора. Данное обстоятельство позволяет использовать кулер Foxconn CMI-775-4B в сочетании с новыми материнскими платами для создания малошумных ПК.
|
|
Методика тестирования
ля оценки эффективности тестируемых систем охлаждения и измерения их уровня шума мы использовали тестовый стенд следующей конфигурации:
- процессор — Intel Pentium D 820 (двухъядерный, тактовая частота — 2,8 ГГц, TDP — 87 Вт);
- материнская плата — Intel D955XBK (чипсет Intel 955X Express);
- видеокарта — PowerColor X700 Bravo Edition;
- память — 2x512 Мбайт Kingston KHX6000D2K2/1G;
- жесткий диск — Seagate Barracuda 7200.7 80 Гбайт (ST380013A8);
- блок питания — FSP 460-60ЗАТ.
При выборе компонентов для тестового стенда мы отдавали предпочтение самым бесшумным устройствам, чтобы создать условия для объективной оценки уровня шума тестируемых кулеров. Именно по этой причине из имеющихся у нас в наличии комплектующих были выбраны материнская плата Intel D955XBK с пассивным охлаждением микросхем чипсета и видеокарта PowerColor X700 Bravo Edition, также оснащенная пассивной системой охлаждения. Единственными «шумящими» элементами нашего тестового стенда были жесткий диск и блок питания. Оба эти компонента были максимально удалены от материнской платы и спрятаны за толстую поролоновую «стену». Измерение уровня шума производилось с помощью шумомера CENTER 322, установленного на штативе на расстоянии 50 см от источника звука, то есть от кулера, при этом положение устройства измерения во всех случаях оставалось неизменным. Кроме того, отметим, что все измерения проводились при отсутствии дисковых операций, чтобы избежать влияния шумов жесткого диска. Оцениваемый уровень шума выражался в децибелах, измеренных по фильтру А (дБА). Сразу отметим, что мы не пытаемся оспорить те значения уровня шума, которые приводятся производителями систем охлаждения, но, тем не менее, считаем, что полученные значения вполне могут быть использованы для корректного сравнения тестируемых моделей.
Для оценки эффективности систем охлаждения с помощью утилиты S&M v.1.7.2 создавалась загрузка процессора, имитирующая обычную работу (утилизация процессора ~50%), работу с ресурсоемкими и игровыми приложениям (утилизация процессора ~75%) и экстремальную нагрузку (утилизация процессора 100%) — рис. 20. «Прогрев» в каждом из режимов выполнялся в течение 15 мин, при этом снятие показаний температуры производилось на последней минуте тестирования. Здесь стоит отметить, что утилита S&M позволяет создавать не постоянный, а переменный уровень нагрузки (упомянутые выше значения — это средний уровень загрузки, создаваемой в ходе теста), причем утилизация процессора изменяется по гармоническому закону с переменной во времени амплитудой.
Рис. 20. Утилизация процессора при работе утилиты S&M v.1.7.2
Такой подход, на наш взгляд, гораздо лучше моделирует реальную ситуацию, нежели постоянное поддержание одного, строго заданного уровня утилизации центрального процессора. Для определения температуры процессора использовалась предлагаемая производителем платы утилита мониторинга Intel Desktop Utility, при этом контроль работы схем тепловой защиты процессора выполнялся посредством утилиты RightMark CPU Clock Utility.
Каждый кулер тестировался в двух режимах: в управляемом и неуправляемом. Под неуправляемым режимом подразумевалось прямое подключение кулера (то есть даже при наличии модуля управления кулер подключался непосредственно к разъему материнской платы) и отключение в BIOS системной платы функции управления скоростью вращения вентилятором. В управляемом режиме задействовалась данная функция системной платы, а кроме того, при наличии блока управления скоростью вращения вентилятор кулера подключался через него, причем тестирование проводилось для максимальной и минимальной скорости вращения вентилятора.
При тестировании всех кулеров использовалась одна и та же термопаста — Shin-EtsuMicrosi G-751, поставляемая с кит-комплектами процессоров компании Intel.
|
|
Выбор редакции
ыбрать лучший кулер — задача не из легких. Совершенно очевидно, что пытаться свести все результаты тестирования к некому интегральному показателю производительности кулера было бы некорректно. Действительно, на основании того, что один кулер охлаждает процессор до температуры 58 °С, а другой — до температуры 65 °С, делать вывод, что первый кулер лучше второго, было бы неверно, хотя бы потому, что обе температуры являются допустимыми для процессора. Поэтому при выборе лучшего кулера для процессора Intel с формфактором LGA775 мы руководствовались следующими соображениями. Во-первых, кулер должен обеспечивать эффективный теплоотвод так, чтобы даже при 100-процентной утилизации процессора в течение длительного времени не активировался бы режим тепловой защиты. Во-вторых, кулер должен быть малошумным, что позволяет создавать на его базе малошумные ПК. В-третьих, кулер должен быть прост в обращении и обеспечивать возможность динамического (а не ручного) управления скоростью вращения в широком диапазоне. Всем перечисленным требованиям отвечала только одна модель — Foxconn CMI-775-4B. Без преувеличения можно сказать, что данный кулер является сегодня лучшим из представленных на рынке решений как по оптимальности соотношения «цена/качество», так и по эффективности при его использовании для создания высокопроизводительных и в то же время малошумных ПК. Именно этому кулеру был присужден знак «Выбор редакции».
|
|
Результаты тестирования
ачать подведение итогов тестирования хотелось бы с описания некоторых трудностей, с которыми мы столкнулись при установке систем охлаждения. Неспроста при описании кулеров мы постоянно обращали внимание читателей на их размеры, предупреждая, что при выборе крупногабаритных моделей нужно учитывать их совместимость с имеющейся в наличии материнской платой. Некоторые производители систем охлаждения, в частности компания Zalman, приводят на своих сайтах списки моделей материнских плат, которые протестированы ими на предмет возможности установки выпускаемых кулеров. И если вы решили приобрести большой, дорогой кулер, не стоит пренебрегать этой информацией, иначе вы рискуете столкнуться с проблемами при его монтаже. В нашем случае такие трудности возникли при установке системы охлаждения Titan Vanessa. Из-за больших размеров радиатора охлаждения северного моста материнской платы Intel D955XBK и еще более внушительных габаритов самого кулера его установка оказалась возможной только в одном положении — вентилятором к верхнему краю системной платы, то есть туда, где при монтаже в корпусе расположен блок питания. При таком положении кулера мы получаем внутри системного блока абсолютно неправильную схему конвекции воздушных потоков, попросту говоря — вентилятор системы охлаждения процессора и вентилятор блока питания пытаются гнать воздух в разных направлениях, в противофазе друг к другу. Но поскольку для наших целей это было непринципиально, мы посчитали возможным продолжить тестирование этой системы охлаждения на выбранной нами системной плате. Прежде чем перейти к анализу результатов, обратим внимание на еще одну немаловажную деталь, которую мы до сих пор оставляли за скобками, — это условия, при которых проводились измерения: температура воздуха в помещении составляла приблизительно 27 °С, фоновый уровень шума — 30 дБА.
Теперь обратимся к полученным в ходе тестирования результатам и прокомментируем некоторые приведенные значения (табл. 2).
Таблица 2. Результаты тестирования кулеров в первой конфигурации тестового стенда
Кратко расскажем о каждом участнике наших испытаний.
Модель Zalman CNPS7700-Cu показала себя как эффективная, но довольно шумная система охлаждения при максимальной скорости вращения и как малоэффективная, но практически бесшумная система охлаждения при минимальной скорости вращения. Чего не хватает этому кулеру — так это динамического управления скоростью вращения.
Zalman Fatal1ty FS-C77, в плане конструкции полностью идентичный Zalman CNPS7700-Cu, но оснащенный более быстрым вентилятором, естественно, еще более эффективен, хотя при этом и более шумен. Позиционирование данного кулера как системы охлаждения для геймерских платформ вполне оправдывает такой подход, ведь в компьютерных системах подобного рода вентилятор центрального процессора далеко не единственный источник шума — вспомните хотя бы о том, как работает система охлаждения современных производительных видеокарт.
Кулер Titan Vanessa оказался хорош во всем. Достаточно тихий в работе, он даже при минимальных оборотах вращения вентилятора с успехом справлялся с охлаждением центрального процессора. Вот только эта «бабочка» (именно так называет дизайн этого кулера его производитель) от компании Titan оказалась уж слишком громоздкой. А кроме того, необходимость ручной регулировки скорости вращения (а значит, постоянного мониторинга температуры процессора) создает достаточно много неудобств для пользователя.
CoolerMaster Hyper 6+ (RR-UNH-P0U1) — очень эффективный кулер в плане охлаждения, но довольно шумный. К сожалению, даже присутствие 4-контактного разъема подключения не позволяет преодолеть предел скорости вращения в 1900 об./мин (на других материнских платах это значение несколько иное, но все равно довольно большое). Понятно, что при такой скорости вращения кулер производит относительно сильный шум, однако даже при 100-процентной утилизации процессор так и не достиг того уровня температуры (Tcontrol), при котором система посчитала бы необходимым увеличить скорость вращения вентилятора системы охлаждения процессора — он так и проработал в течение всех испытаний на минимальных оборотах. Хотя по какой-то неведомой нам причине отключение управления скоростью вращения вентилятором в BIOS материнской платы также не привело к переходу вентилятора этого кулера на вращение с максимальной скоростью. Добиться этого удалось только на другой системной плате, но к возможностям кулера это по большому счету отношения не имеет.
Foxconn CMI-775-4B вобрал в себя все лучшее, что есть у «боксовых» кулеров процессоров Intel: компактность, эффективность, простоту монтажа. При этом благодаря использованию нового вентилятора охлаждения он стал еще более тихим, нежели стандартный «боксовый» вариант. Возможность же интеллектуального управления скоростью вращения вентилятора этой системы охлаждения позволяет при невысоком уровне утилизации процессора сделать его работу вообще едва различимой на слух. В то же время именно возможность эффективного динамического управления скоростью вращения позволяет пользователю вообще забыть о необходимости мониторинга температуры процессора и гарантирует невозможность перегрева (и, как следствие, активации режима тепловой защиты) процессора.
Zalman CNPS9500 LED можно было бы без преувеличения назвать шедевром конструкторской мысли разработчиков систем охлаждения из корейской компании Zalman. Тихий, довольно легкий, сравнительно компактный и при этом очень эффективный. Но, к сожалению, при его тестировании мы обнаружили один недостаток: даже при довольно низкой рабочей температуре (около 50 °С) процессор включал режим тепловой защиты Thermal Monitor (режим Throttling). В чем же здесь дело? В действительности эта проблема касается даже не столько самого кулера, сколько охлаждения компьютерной системы в целом. Дело в том, что вентилятор системы охлаждения процессора при традиционном горизонтальном расположении обдувает помимо собственно радиатора кулера еще и элементы системной платы, находящиеся вблизи процессорного разъема. Конструкция же Zalman CNPS9500 LED такова, что создаваемый им поток воздуха идет параллельно и выше системной платы, в результате чего вокруг процессорного разъема создается застойная зона, в которой отсутствует должная циркуляция воздуха для охлаждения горячих элементов регулятора напряжения. Отсутствие каких-либо дополнительных охлаждающих устройств (пассивных радиаторов или же дополнительных системных вентиляторов) приводит к перегреву, что, в свою очередь, вызывает включение тепловых схем защиты Thermal Monitor или Thermal Monitor 2, упомянутых в начале данного обзора, которые за счет снижения потребляемой процессором мощности уменьшают токи регулятора напряжения, тем самым охлаждая его (рис. 21).
Рис. 21. Работа Thermal Monitor (Throttling) при тестировании кулера Zalman CNPS9500 LED (максимальная скорость вращения вентилятора, утилизация процессора — 100%)
Таким образом, включение throttling’а процессора при столь низкой его температуре вызвано вовсе не нарушением его теплового режима работы, а перегревом элементов модуля VRM.
С аналогичной проблемой мы столкнулись и при тестировании кулера Gigabyte 3D Rocket-Pro (PCU22-VG). Причем, на наш взгляд, эта модель оказалась заложницей оригинальности своей конструкции. Так, при высоких оборотах вентилятора-турбины кулер Gigabyte 3D Rocket-Pro был весьма шумен, а при низких — не очень хорошо справлялся с охлаждением центрального процессора.
Для более объективной оценки возможности тестируемых устройств именно как системы охлаждения центрального процессора и исключения влияния других компонентов системы, в частности блока VRM, на результаты, получаемые в ходе тестирования, был собран второй тестовый стенд следующей конфигурации:
- процессор — Intel Pentium 4 660 (тактовая частота 3,6 ГГц, TDP 115 Вт);
- материнская плата — Foxconn 925XE7AA-8EKRS2 (чипсет Intel 925X Express);
- видеокарта — PowerColor X700 Bravo Edition;
- память — 2x512 Мбайт Kingston KHX6000D2K2/1G;
- жесткий диск — Seagate Barracuda 7200.7 80 Гбайт (ST380013A8);
- блок питания — FSP 460-60ЗАТ.
В данном случае на системной плате использовалась активная система охлаждения микросхемы северного моста, а для лучшего охлаждения элементов регулятора напряжения (VRM) мы установили на них небольшие алюминиевые радиаторы. Кроме того, на этот раз мы применяли другой процессор, поскольку, во-первых, используемая системная плата не поддерживала работу двухъядерных процессоров, а во-вторых, нам необходимо было проверить на практике работу схемы тепловой защиты Thermal Monitor 2. Кстати, значение TDP этого процессора от Intel даже превышает заявленное для двухъядерной модели Intel Pentium D, которая применялась нами в первой конфигурации тестового стенда (115 Вт против 87 Вт соответственно). Однако в случае повторного тестирования мы столкнулись с неожиданной проблемой: дело в том, что все запасы имевшейся в нашем распоряжении термопасты Shin-EtsuMicrosi G-751 были исчерпаны, а пополнить их оказалось невозможно из-за отсутствия ее в продаже. Немало проискав равноценную замену, мы остановили свой выбор на отечественной термопасте КПТ-8 (ее полное название — паста теплопроводная кремнийорганическая КПТ-8) и, как показало дальнейшее тестирование, не прогадали — по своим качествам она нисколько не уступает лучшим импортным аналогам.
Результаты, полученные в ходе второго этапа тестирования, приведены в табл. 3.
Таблица 3. Результаты тестирования кулеров во второй конфигурации тестового стенда
В данном случае мы уже не ставили перед собой задачу измерения уровня шума, нашей целью была исключительно оценка температурного режима процессора при использовании исследуемых систем охлаждения. Это тестирование подтвердило все выводы и предположения, высказанные нами по итогам первого этапа испытаний, причем более ранний порог срабатывания схем тепловой защиты применяемого в данном случае процессора позволил еще отчетливее выявить слабости некоторых представленных систем охлаждения. Так, уже говорилось о том, что кулер Zalman CNPS7700-Cu при минимальной скорости вращения вентилятора не лучшим образом справляется с охлаждением процессора при его 100-процентной утилизации, что на этот раз привело к срабатыванию схемы тепловой защиты. При испытании же модели Gigabyte 3D Rocket-Pro это случилось уже при 75-процентной загрузке процессора, в случае же 100-процентной утилизации процессора схемы тепловой защиты работали практически постоянно (рис. 22 и 23).
Рис. 22. Работа Thermal Monitor при тестировании кулера Gigabyte 3D Rocket-Pro (PCU22-VG) (максимальная скорость вращения вентилятора, утилизация процессора — 100%)
Рис. 23. Работа Thermal Monitor 2 при тестировании кулера Gigabyte 3D Rocket-Pro (PCU22-VG) (максимальная скорость вращения вентилятора, утилизация процессора — 100%)
А вот с кулером Zalman CNPS9500 LED в этом случае уже никаких проблем не было. Пассивные радиаторы, установленные на элементы блока VRM, сделали свое дело, и системе не потребовалось задействовать схемы тепловой защиты процессора с целью охлаждения этого модуля, поэтому мы смогли в полной мере оценить возможности данной системы охлаждения. Еще один интересный факт, связанный с тестированием кулеров на втором стенде: использованная нами системная плата не смогла управлять скоростью вращения вентиляторов ни одного из тестируемых кулеров (ни четырех-, ни трехпиновых, ни посредством PWM-контроллера, ни по напряжению). Поэтому все кулеры, не имеющие блоков регулировки, тестировались при максимальной скорости вращения вентилятора. Кстати, на этом этапе тестирования в качестве эталонной модели для сравнения применялся уже другой «боксовый» кулер, прилагающийся в комплекте именно к используемой модели процессора (он имеет чуть меньший медный сердечник, немного иную форму пластин охлаждения, а главное — на 100 г легче кулеров, поставляемых в комплекте с двухъядерными процессорами).
При описании комплектации кулеров мы намеренно упустили одну очень важную деталь — ни словом не обмолвились о том, какая термоплата поставляется вместе с ними. Оценка качества этого весьма важного компонента дана в табл. 4.
Таблица 4. Результаты тестирования прилагаемых термопаст
Как выяснилось, все поставляемые в комплекте с кулерами термопасты (thermal interface, TIM) оказались хуже, чем использовавшаяся нами Shin-EtsuMicrosi G-751, при этом синяя паста Titan NANO BLUE (TTG-B20010), прилагаемая к кулеру Titan Vanessa, на наш взгляд, вообще не выдерживает никакой критики. Что же касается отечественной КПТ-8, которую мы применяли на втором этапе тестирования, то о ее качестве говорит следующий факт: температура процессора Intel Pentium D 820 с «боксовым» кулером и пастой КПТ-8 при 100-процентной утилизации достигает максимум 68 °С, а в случае использования термопасты Shin-EtsuMicrosi G-751 она составляет 67 °С. Так что если вы хотите полностью реализовать потенциальные возможности своего кулера, то выбирайте качественную термопасту. Как показывает практика, эффективность охлаждения можно значительно повысить, всего лишь заменив термопасту.
Редакция выражает признательность за предоставление для тестирования кулеров и прочего оборудования следующим компаниям:
|
