Запоздавший ответ для Tom's Hardware Guide

27 июля 2013, суббота 20:57

Введение
  Доброго времени суток, товарищи оверклокеры. Многие из нас в свое время были серьезно заинтересованы проблемой фатального перегрева при намеренном или не очень демонтаже системы охлаждения с оперирующего процессора, которая была поднята в известной статье Томаса Пабста аж в далеком 2001-м году. В ходе её подготовки были сняты материалы документального характера, показавшие неспособность тогдашних процессоров Thunderbird и Palomino самостоятельно предотвратить свой перегрев (температура кристалла достигла 370'C !), в то время как Pentium 3 был своевременно отключен автоматикой, а Pentium 4 даже смог продолжить работу после возвращения кулера на место. Итогом явилось то, что ни один из рассмотренных процессоров не позволил насладиться игрой в Quake III Arena без кулера. Сегодняшнее исследование нацелено исправить это недоразумение, причем с использованием аппаратного обеспечения все того же 2001 года производства. 
 Существует великое множество взглядов на вопросы охлаждения комплектующих: кто-то считает приемлемой температуру более 90'C, ибо для попупроводниковых схем это довольно безопасно, другие пытаются сбить её величину до ~60'C, ибо кроме полупроводников в компьютере не обойтись без печатных плат, для долговременной целостности пайки которых 90'C уже достаточный повод для беспокойства (проблема "отвала").
 Так или иначе, сегодня мы постараемся наиболее безопасным образом достичь грандиозной на мой взгляд цели: заставить без потери стабильности сколь угодно долго работать центральный процессор, лишенный какой либо системы охлаждения!
Для этого

в наших руках уютно расположился цп Pentium III-S (socket 370, Tualatin-512), выполненный по 130нм техпроцессу, номинально работающий на частоте 1266МГц при частоте фронтальной шины 133МГц с множителем x9.5 и напряжением 1.45 Вольт. Ему составила компанию системная плата Asus TUSL2, память 256Mb PC133 и видеокарта Asus Radeon 9200SE. Приступим к исследованию температурного режима для начала под крохотным кулерком, изображенным на фотографии. Нагрузку создавал исполняющийся код псевдографического интерфейса биос, открытый на разделе Hardware Monitoring, где отображалась текущая температура. Сравненим результаты, полученные при номинальном напряжении при разных значениях FSB и результирующей частоты:

Типичный режим 1520 МГц 1.45В оказался весьма горяч: 55'C при активном охлаждении... шансов нет. Сбрасываем частоту до 633МГц -- предельно медленно, температура упала до 46.5'C. Уже лучше, но все же слишком много, человеку столько не пожелаешь. Осознав очевидную мысль об избыточности номинального напряжения на такой частоте, обнаруживаем, что плата TUSL2, в отличие от своей урезанной версии TUSL2-C, не имеет программного управления напряжением. Но мы здесь не для того, что бы останавливаться!
Теоретический расчет
Согласно документации от Intel на этот процессор, его пиковая мощность составляет 30W. Для того, чтобы выяснить на что мы можем претендовать с этой затеей, оценим пиковую мощность по линейному приближению (закон Джоуля) при выставлении напряжения питания 1.05В и частоты 633МГц (как будет уточнено ниже, это минимально доступные значения параметров). Итак, по формуле:
                                                                  
мощность после модификации составит (1.05 / 1.45)^2 * (633/1266) * 30 ( W ) = 7.8 W. Это меньше чем у некоторых современных северных мостов! Таким образом, следует признать идею вполне жизнеспособной. Кроме прочего, это оценка максимальной мощности, средняя будет еще меньше!
Вольтмод
PID Регулятор основан на микросхеме Intersil ISL6524CB, по документации содержащей 1 импульсный регулятор и 3 линейных. В нашем случае, очевидно, по причине наибольшего КПД именно импульсный стаб. питает процессор. Величина целевого напряжения задается 5-битным VoltageID'ом. Логической единице соотвествует "свободная" ножка, либо подтянутая к 3.3В через резистор (~10kOhm). Нуль задается заземлением. Мы знаем, что в процессоре заземлены VID'ы, соответсвующие напряжению 1.45В (подчеркнуто красным в таблице). Ох, как же нам повезло, что для выставления минимального напряжения 1.05В достаточно изменить значение VID3 с 1 на 0, т.е. заземлить этот вывод.

Как я уже отметил, благодаря везению пайка будет совсем скромной. Кусочек проволочки на микросхеме и есть весь вольтмод:

Для наблюдения температуры к процессору прицеплена термопара мультиметра, показания которой неплохо коррелируют с таковыми из bios hardware monitor (расхождение не более 2 градусов). Приступаем к тестам без кулера:

На этом приготовления закончены, пора приступать к возвращению справедливости! Поскольку частоты 633МГц оказалось вполне достаточно для комфортного игрового процесса (>80FPS), точный поиск грани частотного потенциала с новым напряжением не производился. Настало самое время от души нафаршировать монстро-противников виртуальными пулями, с удовольствием проведя время в сией замечательной игре! Температуры остаются в рамках разумного - после длительной стабилизации на "рабочем столе" нагрев достиг отметки 66'C. В нагрузке, как нистранно, его величина возрасла не сильно - абсолютный пик 77'C. Это можно списать на малую развитость технологий энергосбережения в состоянии простоя, что маловажно, т.к. цп и так экономичен. Интересным наблюдением является факт того, что воздух над процессором даже в пике нагрузки на ощупь не отличался по температуре от комнатного, что говорит о крайне низкой эффективности IHS в качестве полноценной системы охлаждения, в то время как небольшой, но развитый игольчатый радиатор видеокарты хорошенько прогревал все вокруг себя. Так же замечу, что сильное прикосновение пальца снижало на некоторое время температуру крышки на пару градусов, что говорит нам о существенности теплоемкости пальцев :) Только в силу суровости нагрева менять их приходится чаще, чем хотелось бы.
Дополнение
Затаившийся, но определенно присутствовавший разгонный потенциал этого ядра сделал свое дело, пересилив мою лень. На битву с низкой частотой кроме комнатного воздуха над теплораспределителем были созваны два интересных радиатора для s370. Первый из них советского производства и поэтому первоначально предназначался для охлаждения крупных транзисторов (носит прозвище Axe (англ. - топор)), второй выведен на свет конторой Thermaltake, доподлинная цветочная модель неизвестна (в таблице обозн. как flower):


было сложно предсказать, который из них окажется сильнее. Оба неплохо приспособлены к пассивной конфигурации благодаря довольно крупным размерам и межреберным расстояниям. Но победила дружба, в след. таблице представлены температуры после 15 мин. 

Обратите внимание, FSB уже работает на частоте 100MHz, что дает итоговую частоту цп уже вполне приличные 950MHz. В демке скорость подросла с 87 кадр./с до 127. Режим "без радиатора" уже потерял приглядность из-за температуры 90'C, однако это не помешало пройти все тесты. Установка любого из радиаторов снижала температуру очень сильно. Самое интересное, что напряжения 1.05 оказалось достаточно для абсолютно стабильной работы. Т.е. на частоте 633 его понижение можно продолжить, только для этого придется использовать другие методы вольтмода и снимать всяческие защиты.
Видео -- гоняющий без кулера CPU в Quake III с мониторингом температуры см тут
Оценитe материал

Теги

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают