Как рассчитать тепловыделение процессора

Как рассчитать тепловыделение процессора?

Вот хочу я в шкаф засунуть маломощный сервак для виртуалок и NAS, место замкнутое, воздухообмена с внешним миром почти нет. Все упирается в выбор процессора из серии Xeon E3, самый простой 1230v3 3.3 ГГц с TDP 80 Вт и его прохладный друг 1230Lv3 1.8 ГГц с 25 Вт. В интернетах пишут, что последний ведет себя в простое даже хуже, но мне важнее, что они очень редкие, на хасвеле до сих пор в раше нету, если заказывать, только из пиндосских серверных магазов.

До этого стоял проц с TDP 65 Вт и общая температура была приемлемая, но я все равно беспокоюсь что E3-1230v3 в шкафу перегреется. Согласно индексу производительности, L-модификация медленнее процентов на 25, зато по TDP в 3 раза холоднее. С другой стороны, в простое разницы не будет, а при нынешнем техпроцессе связь тепловыделения с TDP теряется и. я запутался. Какой вариант предпочесть?

Lordwind ★★★★★
25.12.13 14:56:14 MSK

а при нынешнем техпроцессе связь тепловыделения с TDP теряется

Нифига не теряется. Но «в шкаф» я бы взял тот что похолоднее.

no-dashi ★★★★★
( 25.12.13 15:00:57 MSK )

Первый: задай в биосе лимит на мощность/ток турбобуста, либо понижай макс. множитель, поглядывая на CPU Package Power (хз где это в линуксе смотреть) во время прогона линпака

Как рассчитать тепловыделение компьютера?

Подскажите любую информацию касательно расчета тепловыделение компьютера?

• Вопрос задан более трёх лет назад
• 8707 просмотров

Комментировать
Решения вопроса 1
Stalker_RED @Stalker_RED

У большинства компонентов есть TDP в паспорте. Или можно найти ближайший аналог.
Это верхняя граница. Естественно при нормальной работе показатели будут ниже, и будут меняться от нагрузки. Вы можете заранее предсказать какая будет нагрузка?

По каждому из пунктов можно и более подробную информацию нагуглить, про организацию тепловых потоков целые книги пишут.

Ответ написан более трёх лет назад
Комментировать
Нравится 1 Комментировать
Ответы на вопрос 1
Из закона сохранения энергии следует:

Полная потребляемая энергия = Механическая работа + Энергия электромагнитного излучения + Энергия, выделяемая в виде тепла.

Электромагнитное излучение за пределы корпуса ничтожно мало и не превышает доли ватта (иначе это сильно мешало бы работе любой электроники вокруг и было бы небезопасно для человека).
Механическую работу в ПК совершают только кулера, вычитаем несколько ватт их потребления.
Вся остальная потребляемая мощность выделяется в виде тепла.
Сколько насчитал электросчетчик, через который подключен ПК, таково и тепловыделение.

Ответ написан более трёх лет назад
Комментировать
Нравится 4 Комментировать
Ваш ответ на вопрос

Войдите, чтобы написать ответ

• Железо

Как подключить два монитора к ThinkPad E14?

• 1 подписчик
• 3 часа назад
• 29 просмотров

• Железо
• +2 ещё

Какой монитор выбрать для разработки и 3D графики?

• 1 подписчик
• 10 часов назад
• 91 просмотр

Сколько тепла выделяет мой компьютер?

При грамотном проектировании ПК, одним из важнейших этапов этой работы является расчет системы охлаждения компьютера и теплового режима его узлов. И не только при проектировании в проектных организациях, а и при их доработках, разгоне и моддинге в домашних условиях. Правда в последнем случае эти расчеты могут иметь меньшую точность. У меня иногда возникает ощущение, что китайские корпуса просчитываются с еще меньшей точностью, если вообще просчитываются. И если Вам необходим компьютер работающий при любой температуре, при разгоне его узлов или имеющий низкий уровень шума, необходимо уметь посчитать его тепловыделение и сделать хотя бы ориентировочный расчет его теплообмена, но с обязательной последующей проверкой эффективности после выполнения конструкции. Обращаю Ваше внимание на то что точные расчеты требуют большого объема работы и опыта.

Вступление.

Существует несколько подходов к расчету тепловыделения в корпусе компьютера, но здесь хочу остановиться на четырех. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.

1. По паспортным значениям потребляемой узлами мощности, Достоинство: доступность, простота.
   Недостатки: высокая погрешность и как результат, завышенные требования к системе охлаждение.
2. Просто пойти на сайт представляющий сервис для расчета тепловыделения (потребляемой мощности), выбрать нужные узлы и надеясь на современность их базы и правильность заложенных величин применить их результаты. Список сайтов позволяющих оценить тепловыделение:
   http://support.asus.com/PowerSupplyCalculator/PSCalculator.aspx?SLanguage=ru-ru
   http://www.overclockers.ru/download?486:psc_2.071.rar
   http://web.aanet.com.au/SnooP/psucalc.php
   http://www.casemods.ru/services/raschet_bloka_pitania.html
   http://www.coolermaster.com/support/psu_calculator.php
   http://www.casemods.ru/services/raschet_bloka_pitania.html
   http://www.emacs.ru/calc/ И два одинаковых. http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp
   http://www.antec.outervision.com/

Расчет потребляемой ПК мощности, по паспортным значениям потребляемой мощности узлов

Когда возникает вопрос «Сколько тепла выделяет мой компьютер?», мы пытаемся первым делом найти данные о тепловыделении узлов которые стоят в корпусе Вашего ПК. Но таких данных нигде нет. Максимум что мы находим это потребляемые узлами токи по цепям питания 3,3; 5; 12 В. Да и то не всегда.

Эти значения токов потребления чаще всего имеют пиковые значения и предназначены скорее для выбора блока питания, чтобы исключить его перегрузку по току.

Поскольку все устройства внутри компьютера питаются постоянным током, то нет проблем для определения пиковой (именно пиковой) мощности потребления Вашим узлом. Для этого просто определяется сумма мощностей потребляемых по каждой линии, путем перемножения тока и напряжения потребляемых по цепи (Обращаю Ваше внимание, никакие коэффициенты для пересчета не применяются — постоянный ток.).

Как Вы понимаете это весьма приблизительная оценка, которая в реальной жизни почти никогда не выполняется, ведь не работают одновременно все узлы компьютера в пиковом режиме. Операционная система работает с узлами ПК по определенным алгоритмам. Информация читается — обрабатывается — записывается — какая-то ее часть выводится на средства контроля. Эти операции выполняются над пакетами данных.

В интернете имеется множество оценок именно величины пиковой мощности потребления взятой из характеристик узлов.

Те расчеты, которые сделаны 2-3 года назад, в принципе не соответствуют текущей ситуации. Потому что за эти годы производители модернизировали свои узлы что привело к снижению потребляемой ими мощности.

Последние данные приведены в таблице 1.

№ пп	Узел	Потребляемая мощность на узел, Вт	Пояснения
1	Процессор (CPU)	42 — 135	Точнее см. спецификацию Вашего процессора
2	Системная плата	15 — 100	Точнее см. публикации или выполняй расчет самостоятельно (зависит от ее спецификации)
3	Видеокарта	До 65	При питании от шины, точнее см. документацию
		До 140	С отдельным питанием, точнее см. документацию
4	Оперативная память	3 — 15	Зависит от емкости и рабочей частоты, точнее см. документацию
5	Жесткий диск, HDD	10 — 45	Зависит от режима работы, точнее см. спецификацию
6	CD/DVD — RW	10 – 30	Зависит от режима работы, точнее см. спецификацию
7	FDD	5 – 10	Зависит от режима работы, точнее см. спецификацию
8	Звуковая карта	3 — 10	Зависит от режима работы, точнее см. спецификацию
9	Вентилятор	1 — 4,5	Точнее см. спецификацию
10	Сетевая карта/ встроенная	3 — 5	Точнее см. спецификацию
11	USB 2/USB 3 порт	2,5/5 (по некоторым данным более 10 Вт на порт USB3 )	На подключенный порт
12	СОМ, LPT, GAME порты	< 2	На каждый подключенный порт
13	Встроенная звуковая карта	< 5	При использовании пассивных колонок
14	Блок питания	P потр. макс + 30%	Выбирается после расчета потребления

Мы видим данные имеют очень широкий разброс, он определяется конкретной моделью Вашего узла. Узлы различных производителей, тем более произведенные в разное время имеют большой разброс потребляемой мощности. В принципе расчет вы можете сделать самостоятельно.

Расчет потребляемой ПК мощности выполняется в несколько этапов.

1. Сбор сведений о потребляемой узлом мощности,
2. Расчет общей потребляемой мощности и выбор БП,
3. Расчет суммарного потребления ПК (с учетом блока питания).

Составной частью расчета тепловыделения является расчет потребляемой компьютером мощности. Из которого определяется мощность блока питания, выбирается конкретная модель, после чего оценивается его тепловыделение. Поэтому выполняя тепловой расчет, приходится сначала собирать данные о потребляемой узлами компьютера мощности.

Но пока, даже потребляемая мощность не всегда приводится производителями узлов компьютера, иногда на табличке с параметрами приводится величина питающего напряжения и потребляемого тока по данному напряжению. Как уже говорилось выше, на постоянном токе, который применяется для питания узлов компьютера, произведение питающего напряжения на ток потребляемый по данному напряжению и говорит о потребляемой мощности.

Исходя из суммарной потребляемой мощности (приняв ее за мощность тепловыделения) можно выполнить предварительный или ориентировочный расчет системы охлаждения. Этот расчет обеспечит скорее избыточное охлаждения Вашего ПК, что в условиях большой его загрузки и соответственно максимального тепловыделения дает некоторое приближение к реальному тепловыделению и обеспечит нормальное охлаждение. Но когда ПК используется на обычных (не ресурсоемких) приложениях, рассчитанная таким образом система охлаждения явно избыточна, и обеспечивая нормальное функционирование узлов ПК, создает неудобства пользователю за счет повышенного уровня шума.

В первую очередь Вы должны знать, что потребляемая мощность и тепловыделение узлов имеют прямую связь.

Мощность тепловыделения электронных узлов не равна потребляемой мощности, но они связаны между собой через коэффициент потерь мощности узла.

Есть множество публикаций о том как выполнить этот расчет, в Интернет есть специальные сайты для этого расчета. Но до сих пор возникают вопросы при его выполнении.

А потому что не только мощность тепловыделения сложно найти у производителя, но и даже мощность потребляемая интересующим нас узлом не всегда известна. Возможно они просто боятся их приводить в связи с тем что их величина не непостоянна в процессе работы и существенно зависит от режима работы. Разница может достигать десять раз и иногда даже больше.

Похоже они не хотят перегружать пользователей «ненужной» информацией. Да и данных для производителей я пока не нашел.

У читываем коэффициент тепловыделения.

Коэффициент полезного действия.

Мощность тепловыделения обычных физических устройств (вентиляторов, двигателей электрических и механических) определяется через понятие КПД. Которое определяется как отношение полезной мощности (мощности затраченной на выполнение полезной работы) к мощности потерь (мощность которая уходит на преодоление трения, нагрев, . ). Но понятие КПД неприемлемо для электронных узлов. Их полезная работа не измеряется в ваттах или джоулях. Эффективность их работы определяет скорее производительность, которая неоднозначно связана с потребляемой мощностью. Правильнее назвать его «Коэффициент тепловыделения».

Коэффициента тепловыделения.

Для узлов ПК — чипов, микросхем и других широко известное понятие КПД не подходит, потому что часто невозможно оценить полезную мощность. Для этого лучше использовать коэффициент потерь мощности, который характеризует долю потребляемой узлом мощности переходящей в тепло.

Здесь: P _потр — мощность потребляемая узлом от источника питания, P _тепл — мощность тепловыделения узла, К _т — коэффициент тепловыделения.

Доля потребляемой мощности выводимая за пределы чипа в виде нужной нам информации незначительна, что и позволяет при грубых расчетах приравнять P _тепл и P _потр.

Мощности тепловыделения современных чипов определяется их загрузкой и характером работы.

Особенностью работы современных чипов процессоров и других микросхем является то что их TDP ( мощность тепловыделения ) производителями получается простым умножением напряжения питания чипа на его ток потребления. В соответствии с изложенными выше причинами это значение можно использовать для расчетов их тепловыделения. Но, как уже говорилось выше, она существенно зависит от режима работы чипа.

Ниже, в таблице 2, приведены ориентировочные значения К _т для различных узлов ПК.

№ пп	Узел	Кт	Пояснения
1	Процессор, чип	0, 95 — 0,99	Мощность имеет тенденцию к росту
2	Инвертор (Встроенный источник питания)	0,72 — 0,89	Зависит от схемного решения и примененной элементной базы, с ростом мощности K T растет
3	Жесткий диск, HDD	0,95	Зависит от скорости привода, больше скорость — больше тепловыделение
4	CD/DVD — RW	0, 8 — 0,95
5	FDD	0, 8 — 0,95	Большее в режиме ожидания
6	Звуковая карта	0,5 — 0,85	Большее значение при малых P вых
7	Вентилятор	0,7 — 0,9	Осевой вентилятор
		0,15 — 0,7	Центробежный вентилятор
8	Блок питания	0,78 — 0,85	Зависит от схемного решения и примененной элементной базы, с ростом мощности K T растет

К _т зависит от режима работы узла или его загрузки.

Системная плата как источник тепловыделения.

Для большинства не секрет, что системная плата обеспечивая работу узлов на ней установленных сама потребляет электроэнергию и выделяет тепло. Тепло выделяют северный и южный мосты чипсета, источники питания узлов компьютера, да и просто расположенные на ней компоненты электронных схем. Причем это тепловыделение тем больше чем производительнее Ваш компьютер. И даже в процессе работы тепловыделение меняется в зависимости от загруженности его узлов.

Наибольшее тепловыделение имеет чип северного моста, который обеспечивает работу процессора с шинами. И часто и работу с модулями память (в некоторых моделях современных процессоров эту функцию выполняют они сами). Поэтому их мощность тепловыделения может доходить от 20 до 30 Вт. Производитель обычно не указывает их тепловыделение, как вообще суммарное тепловыделение системной платы.

Косвенным признаком высокого тепловыделения является наличие инвертора для его питания в непосредственной близости от него и усиленной системы охлаждения (вентилятор, тепловые трубки). Не забывайте, питание и охлаждение должны обеспечивать нормальную работу чипсета при максимальной производительности.

Сейчас на одну фазу такого источника питания приходится до 35 Вт выходной мощности. Фаза источника питания имеет в своем составе пару транзисторов MOSFET, дроссель и один или несколько оксидных конденсаторов.

Современные модули быстродействующей памяти тоже имеют достаточно большое тепловыделение. Косвенным признаком этого является наличие отдельного источника питания и наличие дополнительного теплоотвода (металлических пластин) установленного на чипы памяти. Мощность тепловыделения модулей память зависит от его емкости и рабочей частоты. Она может достигать 10 — 15 Вт на модуль (или 1,5 — 2,5 Ватт на чип память находящийся на модуле в зависимости от производительности). Источник питания памяти рассеивает мощность 2 — 3 Вт на модуль памяти.

Современные процессоры имеют потребляемую мощность до 125 и даже 150 Вт (потребляемый ток доходит до 100 А), поэтому они питаются от отдельного источника питания содержащего до 24 фаз (ветвей) работающих на одну нагрузку. Мощность рассеиваемая источником питания процессора для таких процессоров доходит до 25 — 30 Вт. В документации на процессор часто указывается параметр TDP (thermal design power) характеризующий тепловыделение процессора

На современных системных платах нет дополнительных источников питания для видеокарт. Они располагаются на самих видеокартах поскольку их мощность существенно зависит от режима работы и применяемых графических процессоров. Видеокарты имеющие дополнительные источники питания (инверторы), питаются через дополнительный отвод БП напряжением +12 В.

Элементная база системной платы, как источник тепла.

В связи с ростом количества внешних устройств, растет и количество внешних портов, которые могут использоваться для подключения внешних устройств не имеющих собственных источников питания (например внешние HDD на USB портах). На один USB порт до 0,5 А, а таких портов может быть до 12. Поэтому на системной плате сейчас часто устанавливаются дополнительные источники питания для их обслуживания.

Нельзя забывать что тепло выделяет, в той или иной мере, все радиоэлементы установленные на системной плате. Это специализированные чипы, резисторы, диоды и даже конденсаторы. Почему даже? Потому что считается что на конденсаторах работающих на постоянном токе мощность не выделяется (если не считать незначительной мощности вызванной токами утечки). Но в реальной системной плате нет чистого постоянного тока — источники питания импульсные, нагрузки динамические и всегда присутствуют переменные токи в их цепях. И тогда начинает выделяться тепло мощность которого зависит от качества конденсаторов ( величины ESR) и величины и частоты этих токов (их гармоник). А число фаз инверторного источника питания процессора достигло 24 и нет предпосылок к их снижению на качественных системных платах.

Суммарная мощность тепловыделения системной платы (только ее одной!) может достигать в пике — 100Вт.

Тепловыделение встроенных на системной плате источников питания .

Дело в том что сейчас, с ростом мощности потребляемой узлами компьютера (видео карта, процессор, модули памяти, чип сеты северного и южного моста) их питание осуществляется от специальных источников питания расположенных на материнской плате. Эти источники представляют сбой многофазные (от 1 до 12 фаз) инверторы работающие от источника 5 — 12В и питающие заданным током (10 — 100 А) потребители при выходном напряжении 1 — 3В. Все эти источники имеют КПД порядка 72 — 89 % в зависимости от применяемой в них элементной базы. У разных производителей применяются разные методы отвода выделяющегося тепла. От простого отвода тепла на материнскую плату с помощью пайки транзисторов ключей MOSFET на печатный проводник на плате, до специальных охладителей на тепловых трубках с использованием специальных вентиляторов.

Встроенный источник питания представляет собой обычный инвертор, при многофазном включении это несколько (количество соответствует числу фаз) синхронизированных и сфазированных, работающих на одну нагрузку инверторов.

Пример оценки тепловыделения в цепочке «процессор — многофазный инвертор — блок питания».

Расчет мощности тепловыделения в цепочке «процессор — многофазный инвертор — блок питания»выполняют исходя из мощности конечного потребителя в цепочке «процессора».

Дело в том что сейчас, с ростом мощности потребляемой узлами компьютера (видео карта, процессор, модули памяти, чип сеты северного и южного моста) их питание осуществляется от специальных источников питания расположенных на материнской плате. Эти источники представляют сбой многофазные (от 1 до 12 фаз) инверторы работающие от источника 5 — 12В и питающие заданным током (10 — 100 А) потребители при выходном напряжении 1 — 3В. Все эти источники имеют КПД порядка 72 — 89 % в зависимости от применяемой в них элементной базы.
Встроенный источник питания представляет собой обычный инвертор, при многофазном включении это несколько (количество соответствует числу фаз) синхронизированных и сфазированных, работающих на одну нагрузку инверторов.
У разных производителей применяются разные методы отвода выделяющегося тепла. От простого отвода тепла на материнскую плату с помощью пайки транзисторов ключей MOSFET на печатный проводник на плате, до специальных охладителей на тепловых трубках с использованием специальных вентиляторов.
Примерный расчет тепловыделения по цепочке питания.

Рассмотрим эту цепочку.

Результатом рассмотрения будет ответ на вопрос: «Какая мощность выделяется на источнике питания устройства расположенного на системной плате?»

В озьмем для примера процессора AMD Phenom™ II X4 3200, который имеет потребляемую мощность в пике (TDP) – 125 Вт. Это, как уже писалось выше, с достаточно высокой точностью его тепловыделение.

Многофазный инвертор от которого питается указанный выше процессор, практически не зависимо от количества фаз, при КПД = 78% (обычно), выделяет тепла 27,5 Вт в пике.

Итого общее тепловыделение в цепи питания процессора AMD Phenom™ II X4 3200 и источника его питания (инвертор) в пике достигает 152,5 Вт.

Доля тепловыделения в БП приходящаяся на этот процессор составит (с учетом КПД БП) более 180 Вт в пике нагрузки процессора.

Для расчета доли мощности (тока) питания приходящегося на данную цепь для БП используется суммарная мощность — 152,5 Вт. Чтобы переводить данную мощность надо знать от каких напряжений питается данная цепь. А это зависит не столько от процессора и блока питания (БП), сколько от конструкции материнской платы. В случае если питание осуществляется от напряжения 12В рассчитывают по суммарной мощности потребляемой в данной цепи, переведя эту мощность в ток и получим, при напряжении цепи 12В, суммарный ток потребляемой от БП для цепи питания процессора равен — 12,7А.

Проверка эффективности системы охлаждения собранного вами компьютера.

Как уже говорилось выше, проверкой правильности выполненных Вами расчетов тепловыделения и выбора конструкции корпуса будет проверка ваших расчетов и эффективности выбранной Вами системы охлаждения.

Проверка заключается в контроле температуры узлов (основных) Вашего компьютера. Она не должна превышать максимальной температуры определенной их изготовителями. И даже иметь некоторый запас (на мой взгляд порядка 20°С). этот запас позволит обеспечить бесперебойную работу Вашего компьютера в критических условиях. Это могут быть запыленные воздушные фильтры, новые более ресурсоемкие приложения которые Вы установили на ПК и даже просто летняя жара.

Заключение.

Как Вы поняли, при современных тепловыделениях узлов, расчет потребляемой Вашим компьютером мощности, при его моддинге и самостоятельной сборке, надо делать всегда. Он нужен для выбора блока питания, одного из важнейших устройств компьютера, и в конечном счете оценки суммарной мощности потребляемой Вашим компьютером.

Полученную мощность потребления можно использовать как максимально возможную мощность тепловыделения, с учетом того что мощность тепловыделения всегда ниже потребляемой мощности.

Если у Вас достаточно опыта для определения круга задач выполняемых Вашим компьютером, загрузки его узлов и оценки их тепловыделения при работе, то Вы можете оценить его тепловыделение с точностью выше, чем та, которую дает расчет по потребляемой мощности.

Но пока невозможно, из-за широкой номенклатуры узлов и их производителей, с высокой точностью рассчитать мощность тепловыделения компьютера. Это возможно только при моделировании конкретного конструктивного решения и широкого комплекса измерений его характеристик, включая режимы тепловыделения и теплообмена. В производственных условиях эта процедура называется комплексом заводских испытаний.

Выходом для модерра или сборщика может быть:

• измерение потребляемой мощности,
• расчет по потребляемой мощность,

В последнем случае получаем избыточное тепловыделение, соответственно избыточный воздухообмен. Для его оптимизации рекомендую применять электронных регуляторов числа оборотов вентиляторов. Это позволит снять избыточность воздухообмена и снизить уровень шума системы вентиляции.

Применение регуляторов оборотов вентиляторов охлаждения с мониторингом скорости вращения и температур, кроме прямой функции регулирования расхода воздуха через охлаждаемые объекты, позволяет еще и создать мониторинг температур по критическим точкам Вашего компьютера.

И последнее, поскольку обеспечить, в таком широком диапазоне тепловыделения, устойчивую работу систем охлаждения затруднительно, я бы рекомендовал на постоянной основе ввести в конфигурацию Вашего компьютера контроллер мониторинга и управления вентиляторами. Это обеспечит примерно 3х кратную регулировку расхода воздуха через охлаждаемые узлы и мониторинг температур в критических точках.

1. Измерение мощности, Г.П. Манин, М-Л, Энергия, 1965
2. Измерение энергопотребления компьютеров, Олег Артамонов, http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/tower/6484, 28.04.2003

Как определить, какой кулер купить для процессора

Выбор кулера для процессора за последние годы стал непростой задачей даже для опытного пользователя. Энергопотребление и количество ядер у процессоров растут, а параметр требований по теплоотводу, TDP, перестал быть главным ориентиром для выбора оптимального кулера. Давайте разберемся в нюансах выбора наиболее подходящей системы охлаждения для процессора, которая позволит ему работать без перегрева, а вам — не переплатить лишнего.

Какая температура считается комфортной для современных процессоров?

Однозначный ответ на этот вопрос дать сложно: комфортная температура будет зависеть от марки процессора, частоты и типа нагрузки на него. В последние годы активно развивались технологии автоматического повышения частоты процессоров — Intel Turbo Boost и AMD Precision Boost, одним из ограничителей которых является температура. То есть, чем ниже температура процессора, тем на более высокой частоте и с более высокой производительностью ему позволит работать автоматика.

Характеристики процессора AMD Ryzen 7 5800X

Если посмотреть на максимально допустимые температуры современных процессоров, заявленные производителями, то они составят, к примеру, 100 °C для Intel Core i7-11700K и 90 °C для AMD Ryzen 7 5800X. Но допускать длительную работу на температурах, близких к предельным, не следует. На это есть две причины. Во-первых, это ограничивает производительность процессора. А во-вторых, происходит постоянный процесс деградации кремниевого кристалла, электромиграция. Этот процесс усиливается от воздействия высоких температур.

Постоянное уменьшение техпроцесса производства процессоров делает его элементы в кристалле все меньше, они становятся более уязвимыми для процесса электромиграции. Уменьшается площадь кристалла, что затрудняет теплоотвод от него. Поэтому к охлаждению современных производительных процессоров надо подходить особо тщательно.

Кристалл AMD Ryzen 3 2200G

Опытные пользователи давно считают оптимальным диапазоном комфортных температур процессора 65-75 градусов в играх и рабочих задачах, ведь такие температуры позволяют активно работать технологиям турбобуста. При этом у процессора остается приличный запас до максимально допустимых температур. Он может потребоваться в летнюю жару, при запылении кулера или при слишком высокой и продолжительной нагрузке.

Что такое TDP процессора?

Параметр TDP, расшифровываемый как Thermal Design Power, обозначает требования по теплоотводу для системы охлаждения процессора. Измеряют этот параметр в ваттах, из-за чего его часто путают с другим параметром процессора — энергопотреблением. На практике производитель закладывает в этот параметр не только энергопотребление, но и температуру процессора, при этом не уточняя степень нагрузки на него. В результате TDP может различаться с реальным энергопотреблением процессора почти в два раза, что может повлечь серьезную ошибку при выборе кулера. Поэтому нельзя ориентироваться только на TDP при выборе системы охлаждения.

Равна ли электрическая потребляемая мощность процессора тепловой?

Дополнительную путаницу в понятия TDP и энергопотребления вносит то, что, как мы знаем из курса физики, потраченная энергия никуда не исчезает. Поэтому процессор с реальным энергопотреблением в 100 ватт выделяет в виде тепла те же самые 100 ватт, за вычетом небольших долей процента энергии, потраченной на электромагнитное излучение диапазонов, отличных от инфракрасного (теплового). Это поможет нам подобрать кулер для процессора именно по реальной потребляемой мощности процессора, которую кулер должен отвести в виде тепла и которая указана в его параметрах как «рассеиваемая мощность».

Какие параметры нужно смотреть в обзорах процессоров?

При выборе кулера нас в первую очередь будет интересовать реальное энергопотребление процессора, которое сейчас измеряется в каждом серьезном обзоре. Например, если посмотреть энергопотребление современных восьмиядерных процессоров Intel Core i7-11700K и AMD Ryzen 7 5800X, то мы увидим насколько сильно оно разнится с параметром TDP.

Графики из обзора процессоров Jordan_OC

Core i7-11700K в тесте Prime95 без AVX-инструкций потребляет 199 ватт при TDP, равном 125 ватт. Аппетиты Ryzen 7 5800X несколько скромнее и ограничиваются 142 ваттами при TDP, равном 105 ватт. А включение AVX-инструкций в Prime95 увеличивает энергопотребление Core i7-11700K до пугающих 250 ватт, которые сложно ожидать от процессора с параметром TDP, равным 125 ватт.

График потребления CPU из обзора 3dnews.ru

Второй параметр, на который стоит обратить внимание в тестах процессоров, это температура и используемый для охлаждения кулер. В обзоре выше использовался суперкулер Noctua NH-D15 chromax.black, позволивший удержать в Prime95 без AVX-инструкций температуру в 76 градусов для Core i7-11700K и 80 градусов для Ryzen 7 5800X. Глядя на эти параметры, уже можно предположить какая мощность отвода тепла потребуется и в каком ценовом диапазоне находится кулер для охлаждения вашего процессора.

Внимательный читатель наверняка заметил, что несмотря на то, что Core i7-11700K потребляет на 57 ватт больше, чем Ryzen 7 5800X, температура у него ниже на 4 градуса. Это неудивительно, ведь площадь кристалла процессора составляет 276 мм2 у Core i7-11700K и всего 80,7 мм2 — у Ryzen 7 5800X. Быстро отвести тепло со столь небольшой площади гораздо сложнее, в результате процессоры Zen 2 и Zen 3 греются заметно сильнее конкурентов от Intel или своих предшественников.

На какой параметр смотреть у кулера, чтобы узнать о совместимости с вашим ПК

Чтобы понять, подойдет ли кулер для вашего ПК, нужно сопоставить сразу несколько важных параметров, которые указывают в характеристиках кулера. Самый главный из них — размеры кулера. Если будет кулер слишком высоким, он не даст закрыть крышку корпуса. Также важно расстояние до слотов оперативной памяти. Довольно распространенной является ситуация, когда кулер не дает установить модули ОЗУ с высокими радиаторами.

Важны и размеры креплений кулера, если они есть. Бывают случаи, когда они не подходят к материнской плате, упираясь в элементы на ней. Чтобы не попасть в подобную ситуацию, стоит почитать обзоры интересующего вас кулера и посмотреть фотографии, где видно кулер, установленный на материнскую плату. Стоит проверить и совместимость креплений с вашей материнской платой: до сих пор можно встретить популярные кулеры, не имеющие креплений для сокета AM4, например, Zalman CNPS10X Optima.

Вторым по важности параметром кулера является рассеиваемая им мощность. Параметр TDP процессора даст только примерные цифры выделяемого им тепла. Ориентироваться стоит на обзоры с замерами реального энергопотребления. Опытные пользователи советуют брать кулер с запасом по рассеиваемой мощности, это даст вам гарантию, что процессор не будет перегреваться, уровень шума будет низким, а турбобуст будет работать с максимальной эффективностью.

Кулер Zalman CNPS10X Optima

При построении тихой системы важны уровень шума и размеры вентилятора кулера. Чем больше его размеры, тем больше воздушный поток будет при неизменном уровне шума: вентилятор диаметром 140 мм прокачает сквозь ребра радиатора определенный объем воздуха на гораздо более низких оборотах, чем вентилятор диаметром 92 мм.

Условная граница тихой работы для вентиляторов диаметром 120-140 мм составляет около 900-1100 оборотов в минуту и сильно зависит от модели вентилятора и шумоизоляции вашего корпуса. В моделях кулеров с возможность крепления дополнительного вентилятора уровень шума вырастает не сильно, а несколько градусов температуры, иногда критичных, позволит скинуть еще один вентилятор.

Вентиляторы Corsair разных размеров

Количество теплотрубок косвенно показывает на производительность кулера. Они отсутствуют на самых бюджетных моделях, способных справиться с охлаждением процессоров с низким энергопотреблением. Одну или две теплотрубки устанавливают на модели начального уровня, которые способны эффективно охладить большинство процессоров с энергопотреблением примерно 65 ватт.

Три или четыре теплотрубки имеют кулеры, способные отвести около 160 ватт тепла. А вот пять и больше теплотрубок производители ставят на суперкулеры, которые могут отвести до 250 ватт тепла и справиться с охлаждением многоядерных процессоров в разгоне.

Помимо количества теплотрубок важен их диаметр: более толстые теплотрубки способны отвести больше тепла. Стоит обратить внимание на способ их контакта с процессором. Прямой контакт, когда теплотрубка контактирует с теплораспределительной крышкой процессора напрямую, будет эффективен для процессоров с большой площадью кристалла. Также он подойдет для бюджетных моделей кулеров с одной или двумя теплотрубками, расположенными по центру теплосъемника.

В бюджетных кулерах прямой контакт дает хорошие результаты

Минусы прямого контакта — хуже обработка основания кулера, стыки между теплотрубками и основанием, ухудшающие отвод тепла, плохая работа крайних теплотрубок, которые могут не попадать на теплораспределительную крышку над кристаллом процессора. Этих минусов лишены кулеры с традиционным основанием, которое равномерно распределяет тепло на все теплотрубки.

Стоит обратить внимание и на наличие подсветки вентиляторов, если она для вас важна. Подсветка может одноцветной, с фиксированным цветом, фиксированной многоцветной, где будет несколько цветов, но менять их яркость и цвет нельзя. И, наконец, самый продвинутый вариант — RGB или A-RGB, где вы можете менять цвета и их яркость с помощью контроллера в корпусе ПК или на материнской плате.

Выбор кулера для разгона процессора

При разгоне растет энергопотребление процессора, особенно сильно — при разгоне с повышением напряжения. В результате процессор с энергопотреблением в 65 ватт может начать «кушать» в два раза больше, достигая уровня топовых моделей. Еще одним важным фактором при разгоне является температура: чем она ниже, тем выше частоты процессора, которых может добиться оверклокер. В результате выбор кулера для разгона становится сложной задачей, в которой надо добиться низких температур у процессора с высоким энергопотреблением.

С другой стороны, покупать топовый кулер или СВО по цене, соизмеримой со стоимостью самого процессора, не имеет смысла, ведь добавив эту сумму при покупке процессора, вы можете взять более быструю модель с большим количеством ядер, получив такой прирост производительности, которую не даст обычный разгон.

Поэтому разумный выбор кулера для разгона процессора, как и сам разгон, всегда будут компромиссом между ценой и производительностью. В поиске ответа на этот вопрос помогут практика, гайды и советы опытных пользователей.

Обзоры кулеров

В блогах DNS есть огромное количество обзоров кулеров. Мы выберем наиболее актуальные обзоры моделей, присутствующих в продаже, а заодно разобьем их на категории, отсортировав по цене и рассеиваемой мощности. Энергопотребление процессоров, которые они смогут эффективно охладить, будет указано приблизительно, ведь для кого-то приемлемым будет кулер с вентилятором, вращающимся на 2000 об/мин, и 85 градусах на процессоре, а кому-то требуется тишина и низкая температура.

Начнем с большого обзора бюджетных кулеров, который поможет понять, на что способны недорогие кулеры и как вырастает их эффективность с использованием теплотрубок. А вот популярный бюджетный кулер DEEPCOOL Ice Edge Mini FS V2.0 удостоился отдельного обзора.

Его конкурент по цене и возможностям — AeroCool Air Frost 2.

И более продвинутая модель — AeroCool Air Frost 4. Эти модели отлично подойдут к процессорам с энергопотреблением до 80 ватт.

Универсальными кулерами, способными охладить практически любой процессор с энергопотреблением до 120 ватт, являются бюджетные башенные модели с тремя-четырьмя теплотрубками, например, Deepcool Gammaxx 400 v2, Thermaltake Contac Silent 12, ID-Cooling SE-224-XT Basic, Crown CM-4, AeroCool Verkho 4 Dark.

Их более производительные и дорогие аналоги отличает увеличенная площадь радиаторов, надежные крепления, создающие эффективный прижим, качественные вентиляторы и иногда большее количество теплотрубок. Такие модели способны отвести около 150 ватт тепла и справиться с процессорами среднего уровня в разгоне, например, DEEPCOOL AS500 (обзор 2,обзор 3), be quiet! PURE ROCK 2 (обзор 2), be quiet! SHADOW ROCK 3, ID-Cooling SE-225-XT BLACK, be quiet! SHADOW ROCK SLIM, be quiet! DARK ROCK SLIM, Zalman CNPS9X Optima.

Топовые кулеры позволят отвести тепло от процессора с энергопотреблением около 200 ватт и более. Они станут отличным выбором для оверклокера, например, be quiet! DARK ROCK 4, be quiet! DARK ROCK PRO 4, be quiet! DARK ROCK TF (обзор 2), Corsair A500 Dual Fan, Noctua NH-U12A, GamerStorm Assassin II.

Отдельно стоит упомянуть компактные кулеры, способные охладить процессоры в небольших HTPC и mini-ITX корпусах, например, Noctua NH-L12S или Noctua NH-L9X65. При выборе кулеров в такие корпуса нужно особенно тщательно проверять совместимость размеров.

Если вы не нашли свой процессор в обзорах — не беда. Для бюджетных процессоров можно подобрать кулер, учитывая TDP, который не будет сильно отличаться от реального энергопотребления. А вот для топовых процессоров все же стоит найти в обзорах аналог по энергопотреблению и не экономить на кулере, а взять его «с запасом». Тем более, что хороший кулер прослужит много лет и переживет несколько апгрейдов ПК.

Когда стоит обратить внимание на СВО?

Если открыть каталог DNS с системами жидкостного охлаждения, можно увидеть, что цены на модели начального уровня сопоставимы с ценами на кулеры среднего уровня. Но выбор СВО — более сложная задача, чем выбор кулера. Ведь для нее нужен особый корпус, в котором придется правильно разместить радиатор, настроить его обдув и закрепить теплосъемник с трубками. А вот выигрыш от использования СВО по сравнению с топовыми кулерами может быть незаметным при использовании процессоров среднего уровня.

Но если вы разгоняете топовые модели процессоров или хотите использовать многоядерные процессоры с низкими температурами, то здесь СВО вне конкуренции: они могут отвести до 300–400 ватт тепла.

От грамотно выбранной СВО особенно выиграют многоядерные процессоры Zen 2 и Zen 3, где быстрый отвод тепла позволяет удержать низкие температуры на небольшом по площади кристалле. Чтобы сделать правильный выбор, стоит прочитать несколько гайдов и обзоров, и тщательно взвесить все плюсы и минусы СВО.

Выводы

Выбор кулера — задача непростая. Если у вас нет опыта в этом деле, прочитайте хотя бы несколько обзоров — и вы начнете разбираться в вопросе. Не стоит смотреть обзоры кулеров в отрыве от обзоров процессоров. Вам потребуется совокупная информация, чтобы правильно представлять, какого охлаждения требуют определенные модели: сколько выделяют тепла, какие максимальные температуры для них приемлемы и как меняются эти параметры при разгоне. Большую помощь окажут и советы опытных пользователей из коммуникатора DNS, они также помогут избежать многих ошибок.