Решение проблемы перегрева графического процессора
Содержание
Введение
. Характеристика предприятия
2. Система охлаждения
2.1 Виды систем охлаждения
2.1.1 Системы воздушного охлаждения
2.1.2 Системы жидкостного охлаждения
2.1.3 Фреоновые установки
2.1.4 Ватерчиллеры
2.1.5 Системы открытого испарения
2.1.6 Системы каскадного охлаждения
2.1.7 Системы с элементами пельтье
2.2 Проблемы охлаждения видеокарт
3. Тестирование температуры графического процессора
3.1 Тестируемые устройства
3.2 Методика тестирования температуры процессора
3.3 Установка процессорных кулеров на видеокарты
3.4 Результаты тестирования видеокарт
4. Экономическое обоснование разработанного решения
5. Экология и охрана труда
5.1 Оптимальные условия труда
5.2 Освещенность рабочего места
Заключение
Список литературы
Введение
Темой курсового проекта является «Решение проблемы перегрева графического
процессора».
Уже долгое время наиболее энергопотребляемым элементом ПК являются не
центральные процессоры, а видеокарты топовых моделей. Их энергопотребление
достигает сотен ват! Рассеять такое количество тепловой энергии относительно
компактной системой охлаждения очень сложно. Именно поэтому при запуске
ресурсоемкого 3D приложения мощные графические ускорители заявляют о своем
присутствии в системном блоке пронзительным воем, издаваемым кулерами
турбинного типа.
Многие производители видеокарт стараются оснастить свои продукты
эффективными системами охлаждения с невысоким уровнем шума. Такие решения, как
правило, заметно сказываются на конечной стоимости продукта - видеокулеры
верхнего ценового диапазона уже давно догнали по стоимости своих
«центральнопроцессорных» собратьев.
Эффективное охлаждение с невысоким уровнем
шума необходимо не только для разгона, но и для повседневной эксплуатации
видеокарты в штатном режиме.
В случае разгона центрального процессора
вопрос повышенного тепловыделения легко решается покупкой кулера нужной
мощности, благо в современных корпусах серьезных проблем с их установкой не
возникает. С видеокартами дело обстоит несколько по-другому.
Определить необходимость замены «штатной»
системы охлаждения можно по следующим критериям:
1. высокая температура ядра (90
градусов по Цельсию и более);
2. зависание при разгоне через
несколько минут после запуска ресурсоемкого 3D приложения (перегрев ядра);
. слишком высокая температура
силовых элементов питания, микросхем памяти или платы в целом (определяется по
показаниям встроенных датчиков, термопарой мультиметра, или на ощупь сквозь
тонкий диэлектрик, например, целлофан);
. штатная система охлаждения
чрезмерно шумит.
Цель курсового проекта заключается в
разработке оптимального варианта замены штатной системы охлаждения графического
процессора.
Задачи:
1. Рассмотреть различные виды систем
охлаждения графического процессора.
2. Выявить проблемы охлаждения
видеокарт.
. Выбрать оптимальную методику
тестирования температуры процессора
. Выбрать оптимальное решение
охлаждения графического процессора.
. Оценить эффективности
разработанного решения.
охлаждение температура процессор
видеокарта
1. Характеристика предприятия
На практике я выполнял обязанности помощника инженера системотехника по
обслуживанию и ремонту средств вычислительной техники в отделе информационных
технологий автокоплекса Реактор.
Основные направления деятельности автокомплекса Реактор заключается в
предоставлении следующих видов услуг:
1 продажа запасных частей для авто;
2 оптовая продажа зап. Частей для авто;
продажа расходных материалов для авто;
обслуживание, ремонт, профилактика автомиобилей.
В должностные обязанности инженера системотехника по обслуживанию и ремонту
средств вычислительной техники входят следующие задачи:
1 установка, удаление восстановление программных продуктов;
2 установка и активация операционных систем компании Microsoft;
настройка локальной сети;
сборку системных блоков ПК;
проведение обслуживания компьютеров;
ремонт и восстановление комплектующих для системных блоков.
В процессе прохождения практики выполнялись следующие виды работ:
1 тестирование системы охлаждения видео карт;
2 установка системного программного обеспечения;
ремонт и модернизация системного блока ПК;
диагностика и профилактика ПК;
проверка информационных носителей на наличие вирусов и их
лечение;
низкоуровневое форматирование жестких дисков с последующей
установкой программного обеспечения.
В маркетинговом отделе из-за больших объемов работ при длительной
непрерывной нагрузке происходит перегрев графического процессора, поэтому
возникла необходимость решения проблемы перегрева.
2. Система охлаждения
Система охлаждения предназначена для сохранения температурного режима
видеопроцессора и (зачастую) видеопамяти в допустимых пределах. Также,
правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера
обеспечивается с помощью видеодрайвера - специального программного обеспечения,
поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска
операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой
с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS,
видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей
видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым
происходит через соответствующую шину.
Система охлаждения компьютера - набор средств для отвода тепла от
нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов.
Тепло в конечном итоге может утилизироваться:
В атмосферу (радиаторные системы охлаждения):
Пассивное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением
тепла и естественной конвекцией)
Вместе с теплоносителем (проточные системы водяного охлаждения)
За счет фазового перехода теплоносителя (системы открытого испарения)
По способу отвода тепла от нагревающихся элементов, системы охлаждения
делятся на:
1. Системы воздушного (аэрогенного) охлаждения
2. Системы жидкостного охлаждения
. Фреоновая установка
. Системы открытого испарения
Также существуют комбинированные системы охлаждения сочетающие элементы
систем различных типов:
1. ватерчиллер;
2. системы с использованием элементов Пельтье.
.1 Виды систем охлаждения
.1.1 Системы
воздушного охлаждения
Принцип работы заключается в непосредственной передаче тепла от
нагревающегося компонента на радиатор за счёт теплопроводности материала или с
помощью тепловых трубок (или их разновидностей, таких как термосифон и
испарительная камера). Радиатор излучает тепло в окружающее пространство
тепловым излучением и передаёт тепло теплопроводностью окружающему воздуху, что
вызывает естественную конвекцию окружающего воздуха. Для увеличения излучаемого
радиатором тепла применяют чернение поверхности радиатора.
Поверхности нагревающегося компонента и радиатора после шлифовки имеют
шероховатость около 10 мкм, а после полировки - около 5 мкм. Эти шероховатости
не позволяют поверхностям плотно соприкасаться, в результате чего образуется
тонкий воздушный промежуток с очень низкой теплопроводностью. Для увеличения
теплопроводности промежуток заполняют теплопроводными пастами.
Наиболее распространенный тип систем охлаждения в настоящее время.
Отличается высокой универсальностью - радиаторы устанавливаются на большинство
компьютерных компонентов с высоким тепловыделением. Эффективность охлаждения
зависит от эффективной площади рассеивания тепла радиатора, температуры и
скорости проходящего через него воздушного потока. На компоненты с относительно
низким тепловыделением (чипсеты, транзисторы цепей питания, модули оперативной
памяти), как правило устанавливаются простейшие пассивные радиаторы. На
некоторые компьютерные компоненты, в частности жёсткие диски, установить
радиатор затруднительно, поэтому они охлаждаются за счёт обдува вентилятором.
На центральный и графический процессоры устанавливаются преимущественно
активные радиаторы (кулеры). Пассивное воздушное охлаждение центрального и
графического процессоров требует применения специальных радиаторов с высокой
эффективностью отвода тепла при низкой скорости проходящего воздушного потока и
применяется для построения бесшумного персонального компьютера.
.1.2 Системы
жидкостного охлаждения
Принцип работы - передача тепла от нагревающегося компонента радиатору с
помощью рабочей жидкости, которая циркулирует в системе. В качестве рабочей
жидкости чаще всего используется дистиллированная вода, часто с добавками
имеющими бактерицидный и/или антигальванический эффект; иногда - масло,
антифриз, жидкий металл [1], или другие специальные жидкости.
Система жидкостного охлаждения состоит из:
Помпы - насоса для циркуляции рабочей жидкости
Теплосъёмника (ватерблока, водоблока, головки охлаждения) - устройства,
отбирающего тепло у охлаждаемого элемента и передающего его рабочей жидкости
Радиатора для рассеивания тепла рабочей жидкости. Может быть активным или
пассивным
Резервуара с рабочей жидкостью, служащего для компенсации теплового
расширения жидкости, увеличения тепловой инерции системы и повышения удобства
заправки и слива рабочей жидкости
Шлангов или труб
(Опционально) Датчика потока жидкости
Жидкость должна обладать высокой теплопроводностью, чтобы свести к
минимуму перепад температур между стенкой трубки и поверхностью испарения, а
также высокой удельной теплоёмкостью, чтобы при меньшей скорости циркуляции
жидкости в контуре обеспечить большую эффективность охлаждения.
2.1.3
Фреоновые установки
Холодильная установка, испаритель которой установлен непосредственно на
охлаждаемый компонент. Такие системы позволяют получить отрицательные
температуры на охлаждаемом компоненте при непрерывной работе, что необходимо
для экстремального разгона процессоров.
Недостатки:
Необходимость теплоизоляции холодной части системы и борьбы с конденсатом
Трудности охлаждения нескольких компонентов
Повышенное электропотребление
Сложность и дороговизна
.1.4
Ватерчиллеры
Системы, совмещающие системы жидкостного охлаждения и фреоновые
установки. В таких системах антифриз, циркулирующий в системе жидкостного
охлаждения, охлаждается с помощью фреоновой установки в теплообменнике. Данные
системы позволяют использовать отрицательные температуры, достижимые с помощью
фреоновых установок для охлаждения нескольких компонентов (в обычных фреонках
охлаждение нескольких компонентов затруднено). К недостаткам таких систем
относится большая их сложность и стоимость, а также необходимость теплоизоляции
всей системы жидкостного охлаждения.
2.1.5 Системы
открытого испарения
Установки, в которых в качестве хладагента используется сухой лёд, жидкий
азот или гелий, испаряющийся в специальной открытой ёмкости, установленной
непосредственно на охлаждаемом элементе. Используются в основном компьютерными
энтузиастами для экстремального разгона аппаратуры («оверклокинга»). Позволяют
получать наиболее низкие температуры, но имеют ограниченное время работы
(требуют постоянного пополнения стакана хладагентом).
.1.6 Системы
каскадного охлаждения
Две и более последовательно включенных фреоновых установок. Для получения
более низких температур требуется использовать фреон с более низкой
температурой кипения. В однокаскадной холодильной машине в этом случае
требуется повышать рабочее давление за счет применения более мощных
компрессоров. Альтернативный путь - охлаждение радиатора установки другой
фреонкой (т. е. их последовательное включение), за счет чего снижается рабочее
давление в системе и становится возможным применение обычных компрессоров.
Каскадные системы позволяют получать гораздо более низкие температуры, чем
однокаскадные и, в отличие от систем открытого испарения, могут работать
непрерывно. Однако, они являются и наиболее сложными в изготовлении и наладке.
.1.7 Системы
с элементами Пельтье
Элемент Пельтье для охлаждения компьютерных компонентов никогда не
применяется самостоятельно из-за необходимости охлаждения его горячей
поверхности. Как правило, элемент Пельтье устанавливается на охлаждаемый
компонент, а другую его поверхность охлаждают с помощью другой системы
охлаждения (обычно воздушной или жидкостной). Так как компонент может
охлаждаться до температур ниже температуры окружающего воздуха, необходимо
применять меры по борьбе с конденсатом. По сравнению с фреоновыми установками
элементы Пельтье компактнее и не создают шум и вибрацию, но заметно менее
эффективны.
.2 Проблемы охлаждения видеокарт
Уже долгое время наиболее «прожорливым» элементом ПК являются
не центральные процессоры, а видеокарты топовых моделей. Их энергопотребление
достигает сотен ватт! Рассеять такое количество тепловой энергии относительно
компактной системой охлаждения очень сложно. Именно поэтому при запуске
ресурсоемкого 3D приложения мощные графические ускорители заявляют о своем
присутствии в системном блоке пронзительным воем, издаваемым кулерами.
Разумеется, многие производители видеокарт
стараются оснастить свои продукты эффективными системами охлаждения с невысоким
уровнем шума. Такие решения, как правило, заметно сказываются на конечной
стоимости продукта - видеокулеры верхнего ценового диапазона уже давно догнали
по стоимости своих «центрально-процессорных» собратьев.
В случае оснащения платы стандартным
кулером очень часто возникает желание сменить его на что-то более тихое и
эффективное. Но если его процессорный кулер охлаждает лишь CPU, то система
охлаждения (СО) видеокарты должна отводить тепло еще и от микросхем памяти, а
также силовых элементов системы питания. Ситуацию усугубляет сильное
ограничение массо-габаритных показателей для видеокулеров.
Кроме того, стоит отметить разное
расположение крепежных отверстий и изобилие сильно отличающихся друг от друга
систем питания не только для разных моделей карт, но и для одних и тех же.
Многие производители выпускают видеокарты нестандартного дизайна печатной платы.
В совокупности все это приводит к невозможности создать универсальную систему
охлаждения. Именно поэтому такие модели видеокулеров, как Zalman VF3000,
отличаются списком совместимости (в зависимости от него в конце наименования
продукта ставится соответствующий буквенный индекс) и сравнительно высокой
ценой.
Аналогичная ситуация наблюдается и у
других производителей или моделей. Другими словами, замена штатной системы
охлаждения видеокарты на другую, выпускаемую серийно, может оказаться не только
затратной, но и невозможной для некоторых случаев (преимущественно для
видеокарт с двумя GPU).
На данный момент ассортимент видеокулеров
очень сильно уступает процессорным. Ситуацию усугубляет узкая совместимость
мощных систем охлаждения с видеокартами по крепежу. В комплекте с СО видеокарт,
как правило, прилагаются крепежные элементы для относительно небольшого
количества моделей. В результате выбор покупателя сводится буквально к
одной-двум моделям, доступным в продаже.
При разработке новых систем охлаждения
графических ускорителей инженеры наступают на грабли, которые сами себе и
подложили под ноги при проектировании видеокарт: слишком большое количество
разных типоразмеров между крепежными отверстиями возле GPU и отсутствие
каких-либо стандартов на охлаждение микросхем памяти и системы питания сильно
усложняет процесс создания универсальной СО.
В результате некий гипотетически
существующий видеокулер, который можно установить на разные модели, должен
оснащаться излишне большим количеством не только крепежных элементов, но и
радиаторов для силовых элементов питания. Вызывает недоумение столь долгое
отсутствие стандарта расположения крепежных отверстий на месте системы питания
карты. Без них очень сложно закрепить радиатор с требуемой площадью
поверхности. Нехватка последней компенсируется либо повышенным обдувом, что
сильно увеличивает шумность, либо вынуждает делать радиатор цельным по принципу
«full-cover», что еще сильнее ограничивает универсальность системы охлаждения и
вызывает необходимость применения толстых термопрокладок, значительно снижающих
эффективность теплоотдачи.
Опытные оверклокеры, не желающие тратиться
на довольно дорогую серийную систему охлаждения видеокарты, которую еще нужно
найти в комплекте с необходимым крепежом, устанавливают на ядро карты относительно
недорогой кулер от центрального процессора (может подойти и кулер из
BOX-комплекта или оставшийся не у дел после апгрейда). На микросхемы памяти и
элементы питания подойдут небольшие радиаторы, продающиеся в наборах.
К сожалению, этот вариант сегодня не
является легко доступным из-за размеров и конструкции современных кулеров. К
преимуществам такого подхода следует отнести достаточно высокую эффективность и
низкую стоимость. К недостаткам - громоздкость процессорных кулеров, сложность
выполнения крепежа, проблематичность охлаждения силовых элементов системы
питания карты.
3. Тестирование температуры графического процессора
.1 Тестируемые устройства
Решено попробовать установить три модели
процессорных кулеров на несколько разных видеокарт.
Системы охлаждения:
· Zalman CPNS-7000AlCu;
· Боксовый кулер от
процессора Intel Q6600;
· Scythe Samurai ZZ;
· Arctic Cooling
Accelero XTREME Plus.
Видеокарты:
· Gainward
GeForce GTX 550 TiGS@ 1000/4400 МГц;
· Inno3D GeForce GTX 460@
850/4400 МГц;
· Inno3D GeForce
GTX 480 iChiLL@ 805/4400 МГц.
По типу крепежа процессорные кулеры можно
разделить на две категории: использующие backplate (устанавливается с тыловой
стороны материнской платы) с болтами или разного рода защелки, крепящиеся к
пластиковой рамке материнской платы или посредством отверстий в последней.
Кулеры болтового типа оснащаются разными
крепежными элементами для каждого поддерживаемого процессорного разъема - это
может упростить задачу монтажа такой системы охлаждения на видеокарту.
Кулеры на защелках проще всего поставить
на карту, предварительно просверлив в их днище в нужных местах отверстия или
применив длинные шпильки с резьбой. Далее с помощью саморезов выполняется
резьба, а непосредственно при монтаже под шляпки винтов (или тех же саморезов)
устанавливаются упругие прокладки и шайбы. При этом конструкция радиатора таких
СО может сильно различаться - в некоторых случаях проще всего вкрутить четыре
шурупа требуемой длины в межреберное пространство. Выделить какую-либо
конструкцию, установка которой на видеокарту была бы проще других невозможно -
все зависит от конкретного случая.
.2 Методика тестирования температуры
процессора
Перед тестированием для каждого из
процессорных кулеров изготавливался и испытывался на надежность крепеж подо все
видеокарты, на которые можно было установить данную СО. Далее выполнялась
примерка видеокарты с модернизированной системой охлаждения сперва на открытом
стенде, а затем, если проблем выявлено не было, в собранном ПК.
Во всех случаях (включая тестирование
«стоковых» систем охлаждения) применялась термопаста КПТ-8 производства ОАО
«Химтек». С обратной стороны платы устанавливались две термопары от цифровых
мультиметров DT-838: ТП1 возле центра ядра и ТП2 в районе системы питания
карты.
Рисунок 1 - Цифровые мультиметры DT-838
Монтаж термопары выполнялся следующим
образом: в нужном месте наклеивался кусочек двустороннего термоскотча, на него
наносилась капля термопасты, в нее погружался сам датчик и закреплялся сверху полоской
обычного канцелярского скотча. Для обеспечения неподвижности термопар в момент
снятия или установки СО провода закреплялись на видеокартах через угловые
отверстия в плате с помощью изолированной проволочной скрутки. Установленные
термопары оставались неподвижными до тех пор, пока карта не была полностью
протестирована с каждой системой охлаждения.
Рисунок 2 - Места установки термодатчиков на видеокарты GTX 550, GTX 460
и GTX 480
Возле ядер видеокарт всегда
устанавливалась одна и та же термопара, подключенная к одному и тому же
мультиметру. Другими словами, связки «место установки - термопара - мультиметр»
оставались неизменными для всех вариантов.
Тестирование выполнялось на стенде,
собранном в корпусе Chieftec BH-01B-B-B с открытой боковой стенкой при
температуре воздуха в помещении 28 °С. Видеокарты прогревались программой MSI
Kombustor, основанной на программной коде Furmark, при полноэкранном режиме с
разрешением 1920х1200 и сглаживании 16x MSAA. Значения температур фиксировались
после того, как в течение десяти минут не происходило никаких изменений показаний.
Контроль температур осуществлялся
программами MSI Kombustor и MSI Afterburner, а также цифровыми мультиметрами
DT-838. С учетом погрешности мультиметров и не высокого качества термопар, к
температурным показателям ТП1 и ТП2 следует относиться как к ориентировочным.
Больший интерес будет представлять относительная разница между вариантами
систем охлаждения.
По окончании тестирования каждой системы
охлаждения она демонтировалась и производился контроль формы отпечатка
термопасты - это важный показатель хорошего теплового контакта между
поверхностью GPU и низом радиатора.
Воздушные системы охлаждения тестировались
в двух режимах:
· Для «стоковых» кулеров
скорость вращения вентилятора «авто»; для процессорных с помощью Zalman Fan
Mate выставлялся комфортный уровень шума (чтобы СО видеокарты своим шумом не
выделялась на фоне всей системы в целом).
· Для «стоковых» кулеров с
помощью программы MSI AfterBurner скорость вращения вентилятора устанавливалась
на уровне 100%, для процессорных тоже самое выполнялось с помощью Zalman Fan
Mate.
.3 Установка процессорных кулеров на
видеокарты
Для установки процессорного кулера на
видеокарту обычно применяют болты или шурупы - все зависит от конструкции
радиатора. Из инструментов и материалов могут понадобиться: плоскогубцы,
отвертка, кусачки, медная проволока диаметром около 1 мм, упругие прокладки
(например, сантехнические для бытовых водосмесителей, то есть для обычных
кранов), «болгарка» с диском по металлу. Могут пригодиться даже сварочный
аппарат и токарный станок - настоящий оверклокер не остановится ни перед чем.
Рисунок 3 - Zalman CPNS 7000AlCu
Ранее этот кулер долгое время
эксплуатировался в нештатных режимах, в результате чего его основная крепежная
планка пришла в негодность - пришлось изготавливать новую.
Проще всего использовать медную проволоку
диаметром 0,8 или 1 мм, четыре болта диаметром 2,5 или 3 мм (длина не менее
15-25 мм), соответствующие гайки, шайбы и несколько резиновых упругих
прокладок.
С помощью плоскогубец и кусачек
изготавливаем вот такую деталь:
Рисунок 4 - Детали для крепления видеокарт
Для большей надежности в месте скрутки
проволоку можно зачистить и после изготовления детали запаять. Но в процессе
тестирования недостаточной прочности такого исполнения выявлено не было.
Далее примеряем кулер к видеокарте и
выполняем вторую петельку со второй стороны проволоки так, чтобы продетые
впоследствии сквозь петельки болтики попали в нужные отверстия вокруг GPU. Не
забываем о шайбах, которые нужно установить под шляпки болтов. С обратной
стороны карты устанавливаем резиновые прокладки, поверх них снова шайбы, затем
гайки и аккуратно затягиваем. Не переусердствуйте. Болты нужно затягивать
поочередно по 1-2 оборота, чтобы не допустить перекоса.
Рисунок 5 - GeForce GTX 550 с установленным кулером
Рисунок 6 - Видеокарта на открытом стенде
Радиатор Zalman 7000AlCu своими ребрами
перекрывает контакты видеокарты, которыми она устанавливается в слот PCI-E.
Аккуратно подгибаем:
Рисунок 7 - Видеокарта на открытом стенде
Этот же кулер аналогичным образом
устанавливался на GTX 460.
Рисунок 8 - Zalman 7000AlCu на видеокарте GTX 460
Видеокарта без проблем установилась на
открытом стенде (равно как и впоследствии на тестовом ПК):
Рисунок 9 - Видеокарта на открытом стенде
Рисунок 10 - Zalman 7000AlCu на видеокарте GTX 480
Видеокарта с этим кулером легко
установилась в примерочный стенд:
Рисунок 11 - Видеокарта на открытом стенде
Но результатов тестирования на сводных
диаграммах связки GTX 480 + Zalman 7000AlCu вы не увидите - через три минуты
работы MSI Kombustor температура ядра достигала 100 °С и тестирование было
прервано.
Боксовый кулер от Intel Q6600
Кулер от Intel Q6600 установить на видеокарту без доработки
не получится - мешают крепежные элементы, предназначенные для установки на LGA
775.
Рисунок 12 - Боксовый кулер от Intel Q6600
Проблема легко решается «болгаркой»:
Рисунок 13 - Боксовый кулер от Intel Q6600 доработанный болгаркой
Укладываем в штрабу проволоку и затягиваем. Она нужна для
того, чтобы впоследствии при закручивании шурупов ребра радиатора не разошлись
в стороны слишком сильно, а сами шурупы не выскочили в стороны.
Этот кулер вначале был установлен на GTX
460:
Рисунок 14 - Intel Q6600 на видеокарта GTX
460
Рисунок 15 - Видеокарта на открытом стенде
К моменту тестирования GTX 550 Ti были
куплены четыре шурупа длиной 40 мм - это как раз то, что нужно для установки
такого кулера.
Рисунок 16 -Крепление кулера Intel Q6600 на видеокарте GTX 550
Рисунок 17 - Кулер Intel Q6600 на
видеокарте GTX 550
Рисунок 18 - Видеокарта на открытом стенде
Боксовый кулер Intel Q6600 на GTX 480 не
устанавливался - нет смысла.
Scythe Samurai ZZ
Некоторую сложность вызвала установка
процессорного кулера Scythe Samurai ZZ. На GeForce GTX 550 Ti он не уместился
физически (нижняя пластина с тепловыми трубками перекрывала отверстия возле
GPU), а для его установки на GTX 480 и GTX 460 пришлось изготавливать сразу два
проволочных крепежных элемента, причем один из них П-образный. Его удалось
подогнать по размеру только с третьего раза.
Вот так этот крепеж выглядел для GTX 460:
Рисунок 19 - Крепеж кулера Scythe Samurai
ZZ на видеокарте GTX 460
Рисунок 20 - Крепеж кулер Scythe Samurai ZZ на
видеокарте GTX 480
Рисунок 21 - Кулер Scythe Samurai ZZ на видеокарте GTX 480
Рисунок 22 - Видеокарта на открытом стенде
Кулер громоздкий - он закрывает
практически все слоты материнской платы. Даже последний слот PCI частично
перекрыт.
Рисунок 23 - Кулер Scythe Samurai
ZZ на видеокарте GTX 480
Рисунок 24 - Видеокарта на открытом стенде
Во время тестирования такого варианта
система охлаждения карты была доукомплектована вентилятором 80х80х25 мм,
подключенным к +7 В и направленным на обдув системы питания.
Контрольным участником тестирования стал видеокулер верхнего
ценового диапазона Accelero Xtreme Plus:
Рисунок 25 - Кулер Accelero Xtreme Plus
С помощью отдельно прилагаемого комплекта
крепежа и радиаторов для системы питания система охлаждения GTX480 была модернизирована
следующим образом:
Рисунок 26 - Кулер Accelero Xtreme Plus на видеокарте GTX 480
Установка видеокарты с серийно выпускаемым видеокулером никаких проблем
вызвать не должна:
Рисунок 27 - Видеокарта на открытом стенде
Рисунок 28 - Кулер Accelero Xtreme Plus на видеокарте GTX 460
Никаких проблем при установке карты в
стенд не возникло.
.4 Результаты тестирования видеокарт
Условные обозначения температур:
1 GPU - показания встроенного в GPU
термодатчика, данные приняты по отчету MSI Kombustor.
2 PCB (только для GeForce GTX 480) -
показания расположенного на плате термодатчика, данные приняты по отчету MSI Kombustor.
ТП1 - показания мультиметра
DT-838, полученные при помощи термопары, расположенной в области GPU платы.
ТП2 - показания мультиметра
DT-838, полученные при помощи термопары, расположенной в области системы
питания платы.
Рисунок 29 - Результаты тестирования видеокарты GeForce GTX 550 Ti
Рисунок 30 - Результаты тестирования видеокарты GeForce GTX 460
Бесспорным победителем тестирования
становится водяное охлаждение в виде «full-cover» ватерблока. Второе место
занимает Accelero Xtreme Plus - он смог обойти даже пусть не топовый, но все же
современный процессорный кулер на тепловых трубках Scythe Samurai ZZ.
Процессорные кулеры прошлых поколений, а именно Zalman CPNS-7000AlCu и боксовый
кулер Intel Q6600, не в состоянии тягаться с воздушным фаворитом, и только лишь
на фоне штатных кулеров не самых горячих видеокарт выглядят более-менее
уверенно.
Рисунок 31 - Результаты тестирования видеокарты GeForce GTX 480
Уровень нагрева видеокарт со штатной
системой охлаждения является высоким, что в условиях летней жары может помешать
разгону и/или обусловить необходимость работы вентилятора видеокулера на
высоких оборотах - в таких условиях сильный шум неизбежен. Исключением являются
случаи изначального оснащения видеокарты «full-cover» водоблоком или топовыми
моделями воздушных кулеров.
Результаты тестирования СО видеокарт в
очередной раз ярко продемонстрировали необходимость охлаждения силовых элементов
питания - во всех тестах их температура либо была близкой к температуре GPU,
либо заметно превышала ее. При этом в ряде случаев производители видеокарт не
устанавливают вообще никакого охлаждения на эти элементы. И, как бы это ни
странно звучало, правильно делают.
В случае установки небольших радиаторов на
силовые элементы питания «узким местом» может стать недостаточно хорошая
теплопроводность двустороннего термоскотча. В ряде тестов установка радиаторов
вызвала повышение температуры по показаниям термопары ТП2 (GTX 460). Но и
оставлять элементы системы питания «голыми» - не лучший вариант. При
модернизации охлаждения системы питания видеокарты необходимо применение
качественного термоинтерфейса, радиаторов с достаточной площади поверхности и
дополнительного обдува. В противном случае можно получить отрицательный эффект,
который наглядно виден в результатах тестирования GTX 460, либо отсутствие
какого-либо эффекта вообще, что продемонстрировали тесты GTX 550.
Скажу больше, конструкция топовых
видеокулеров не позволяет установить крупные радиаторы - даже у воздушного
фаворита в лице Accelero Xtreme Plus имеются трудности с охлаждением мощной
системы питания GeForce GTX480.
В завершение тестирования рассмотрим
результаты замеров шумности систем охлаждения:
Победителем теста становится водяное
охлаждение «full-cover» ватерблоком. Уровень шума для такого варианта
охлаждения замерялся на расстоянии 1 м от двух тихоходных вентиляторов
120х120х25 мм, продувающих радиатор системы охлаждения.
Второе место, как и в случае теста
температур, занимает Accelero Xtreme Plus. А старенькие процессорные СО снова
неплохо смотрятся только лишь на фоне воющих штатных систем охлаждения. Scythe
Samurai ZZ уверенно держится на средних позициях.
Рисунок 32 - Результаты тестирования видеокарты на шумность систем
охлаждения
Что ж, уровень шума как штатных
видеокулеров, так и процессорных, при пониженных оборотах можно
охарактеризовать как приемлемый. На максимуме все эти системы сильно выделяются
на фоне общего шума ПК. Шумность довольно тихого Zalman CPNS-7000AlCu
объясняется возрастом и состоянием данного экземпляра.
Исходя из результатов проведенных
исследований решено на рабочих компьютерах маркетингового отдела заменить
штатную систему охлаждения на Accelero Xtreme Plus.
Что бы убедиться в правильности выбранного
решения необходимо оценить эффективность разработанного решения.
Заключение
В курсовом проекте подробно рассмотрен
вопрос о замене системы охлаждения с целью решение проблемы перегрева
графического процессора
Замена системы охлаждения видеокарт уже не
первый год представляет собой специфичную проблему. В идеальном варианте нужно
охладить ядро, память, элементы питания, и не превысить допустимые габариты.
Для решения этого вопроса нужен комплексный подход со стороны производителей и
разработчиков графических ускорителей.
Хочется верить, что разработчики
наконец-то разделят свои детища по категориям в зависимости от
энергопотребления: например до 100 Вт, от 101 до 200 Вт, от 201 Вт и выше. Для
каждой такой категории, пожалуй, следовало бы ввести не более двух вариантов
расстояний между крепежными отверстиями вокруг GPU. Разработать две-три типовые
системы питания с обязательно стандартным расположением крепежных отверстий
возле силовых элементов, а также решить раз и навсегда вопрос унификации
крепления радиаторов на микросхемы памяти.
В курсовом проекте проведено тестирование
видеокарт по различным параметрам. Самым интересным было тестирование Scythe
Samurai ZZ. Это единственный кулер, который смог охладить ядро GTX 480 и при
этом позволяющий заменить радиаторы на силовых элементах питания на более
крупные.
Стоимость каждой из вариантов была
подсчитана в экономической части и составила: для самой мощной системы 19049
рублей, а для экономной системы 7253рублей.
Таким, образом, цель курсового проекта
считаю выполненной полностью, а поставленные задачи - решенными.
Список литературы
1. Информатика: Учебное пособие. - Калининград: Изд-во
КГУ, 2009. - 140с
2. Барсуков В.С., Тарасов О.В. Новая информационная
технология. Вычислительная техника и ее применение. 2011, №2, с. 14-16.
. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации:
Учебник для вузов. 2-е изд. / В.Л. Бройдо. - СПб.: Питер, 2010. - 703 с.
. Гусева А.И. Технология межсетевых взаимодействий. Netware - Unix - Windows -
Internet. C.-П.: Питер. - 2011. - 470с.
5. Информатика 10 класс
. Информационные системы / Петров В. Н. - СПб.: Питер,
2012. - 688 с.
. Микросхемы, диоды, транзисторы: Справочник - М.:
Машиностроение, 1994 г. - 368с.
8. Ершов К.Г. Деменьтьев С.Б. Видеооборудования.
Справочное пособие. СПб.: Лениздат, 1993г.
9. Гоненко А.П.; Милованов Ю.В.; Лапсарь М.И.
Оформление текстовых и графических материалов при подготовке дипломных
проектов, курсовых и письменных экзаменнационных работ (требования ЕСКД): Учеб.
для нач. проф. образования: Учебное пособ. для сред. проф. образовния- М.:
Издательский центр «Академия», 2005. - 366с.