Cải thiện khả năng làm mát của bộ vi xử lý. Lược đồ, mô tả

Thư viện kỹ thuật miễn phí

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Sơ đồ của các thiết bị vô tuyến-điện tử và điện

Cải thiện khả năng làm mát của bộ vi xử lý. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Máy tính

Bình luận bài viết

Gần đây, thực hành "ép xung" các bộ vi xử lý, tức là hoạt động của chúng ở tần số xung nhịp cao hơn so với quy định của nhà sản xuất, đã trở nên phổ biến. Điều này dựa trên nguồn dự trữ lớn về khả năng kỹ thuật của bộ vi xử lý và thường (nếu chip bo mạch chủ cho phép) là hoàn toàn hợp lý. Hơn nữa, bộ xử lý nhanh có giá cao hơn nhiều so với bộ xử lý chậm. Tuy nhiên, một trong những trở ngại chính đối với việc tăng tần số xung nhịp là tình trạng quá nhiệt không thể tránh khỏi của bộ xử lý, đòi hỏi phải loại bỏ nhiệt tốt hơn khỏi nó.

Trước hết, hãy tìm hiểu lý do tại sao nhiệt độ của bộ vi xử lý tăng lên khi tần số xung nhịp tăng và điều này dẫn đến những rắc rối nào.

Điện năng tiêu thụ bởi bộ xử lý từ nguồn điện và tiêu tán dưới dạng nhiệt vào không gian xung quanh bao gồm hai thành phần: tĩnh và động. Phần tĩnh của năng lượng được tiêu thụ bởi các phần tử logic ở vị trí ổn định. Trong trường hợp chung, nó phụ thuộc vào trạng thái của phần tử (logic 0 hoặc 1), nhưng vì có hàng triệu phần tử trong bộ xử lý nên nó không đổi ở mức trung bình.

Công suất động được sử dụng để chuyển một phần tử logic từ trạng thái này sang trạng thái khác. Tại thời điểm này, các bóng bán dẫn tạo thành phần tử mở và đóng, điện dung của các mối nối và mạch kết nối được sạc lại, đồng thời xảy ra các quá trình khác gây ra sự gia tăng mức tiêu thụ điện năng trong thời gian ngắn. Có thể giả định rằng một phần năng lượng điện nhất định được tiêu thụ cho mỗi lần chuyển mạch. Phần tử chuyển đổi tần số càng nhiều thì nó càng tiêu thụ nhiều phần như vậy trên một đơn vị thời gian và càng tiêu hao nhiều năng lượng.

Phải nói rằng tỷ lệ giữa sức mạnh động và tĩnh cho các yếu tố logic của các loại khác nhau là không giống nhau. Ví dụ, các phần tử ECL (logic kết hợp bộ phát) nhanh nhất hiện nay thực tế không có thành phần động và năng lượng mà chúng tiêu thụ hầu như không phụ thuộc vào tần số. Ngược lại, các phần tử của cấu trúc CMOS hầu như không tiêu thụ năng lượng ở chế độ tĩnh. Tất cả mức tiêu thụ năng lượng là động và tỷ lệ thuận với tần số chuyển mạch. Các loại logic khác chiếm vị trí trung gian. Bất kỳ LSI nào, bao gồm cả bộ vi xử lý, đều chứa nhiều phần tử, đôi khi thuộc các loại khác nhau và lượng năng lượng nhiệt được giải phóng luôn phụ thuộc ở một mức độ nào đó vào tần số hoạt động (đồng hồ), tăng theo mức tăng của nó.

Như đã biết, sự quá nhiệt của một hệ thống sinh nhiệt, tức là chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt của nó và môi trường, tỷ lệ thuận với công suất tiêu tán. Các nhà phát triển và nhà sản xuất bộ vi xử lý coi đây là một trong những yếu tố quyết định tần số xung nhịp tối đa được phép. Khi tần số xung nhịp tăng lên, nhiệt độ của bộ vi xử lý chắc chắn sẽ tăng lên. Ngay cả khi chúng ta bỏ qua việc "cháy" tầm thường - sự cố hoàn toàn của vi mạch, quá nhiệt dẫn đến những hậu quả rất khó chịu.

Khi nhiệt độ tăng lên, các đặc tính chống nhiễu của các phần tử logic sẽ kém đi. Điều này là do thực tế là điện trở của các bóng bán dẫn mở tăng và đóng - giảm. Do đó, các mức tiếp cận logic 1 và 0 và nhiễu, có biên độ ở nhiệt độ bình thường không đủ để chuyển đổi phần tử, trở nên nguy hiểm. Người ta đã chứng minh rằng có một nhiệt độ tới hạn nhất định, trên đó xác suất hỏng hóc tăng mạnh (ví dụ: từ giá trị theo thứ tự 10-15 h-1 đến 10-7 h-1), mặc dù phần tử vẫn tiếp tục hoạt động. Đối với bộ xử lý Pentium II chứa 7,5 triệu bóng bán dẫn, điều này có nghĩa là các lỗi sẽ xảy ra gần như mỗi giờ.

Thất bại đôi khi không được chú ý, chẳng hạn như làm hỏng một chữ số của kết quả tính toán. Trường hợp nguy hiểm hơn, nó khiến máy tính điều khiển ra lệnh sai đối tượng quản lý. Khi trục trặc làm hỏng lệnh nhảy trong chương trình thực thi, máy tính thường sẽ "treo", thực thi một chuỗi lệnh vô nghĩa. Treo máy cũng liên quan đến sự cố nhiệt của các phần tử được tải nhiều nhất của bộ xử lý. Sự cố như vậy thường có thể khắc phục được và sau khi làm mát ở trạng thái tắt, hiệu suất của máy tính sẽ được khôi phục.

Theo kinh nghiệm của tôi (tôi có AMD 5x86/133 được ép xung lên 160 MHz), tôi có thể nói rằng nếu quạt vô tình bị tắt, bộ xử lý sẽ "treo" sau khi chạy trong tám giờ, nhưng sau khi bật quạt thì mọi thứ trở lại bình thường. Các phép đo (bằng cách áp dụng nhiệt kế thông thường) cho thấy bộ xử lý bắt đầu treo ở nhiệt độ bề mặt trên 41° và ở 40°, nó hoạt động bình thường.

Do đó, quá nhiệt của bộ vi xử lý dẫn đến sự gia tăng cường độ hỏng hóc trong hoạt động của nó và thậm chí dẫn đến hỏng hóc. Tất cả điều này phải được hiểu rõ và tính đến khi cố gắng ép xung bộ xử lý lên tốc độ xung nhịp cao hơn. Kết luận chính là như vậy. rằng cần phải quan tâm đến việc loại bỏ lượng nhiệt tăng lên và làm mát bộ xử lý xuống nhiệt độ dưới nhiệt độ tới hạn.

Để làm mát, các bộ tản nhiệt được sử dụng - các tấm kim loại có bề mặt đủ lớn. Thật không may, hiệu quả tản nhiệt không tăng tỷ lệ thuận với diện tích của nó. Nó được tăng lên bằng cách thổi bề mặt tản nhiệt bằng quạt. Phải nói rằng hầu hết các bộ xử lý được sử dụng trong các máy tính hiện đại đều được thiết kế để hoạt động với bộ tản nhiệt thổi (nó được gọi là "bộ làm mát" từ từ mát - lạnh), nếu không có bộ tản nhiệt này thì không được phép vận hành chúng. Vì vậy, chúng ta chỉ có thể nói về việc tăng hiệu quả của thiết bị này.

May mắn thay (hoặc không may), có một dự trữ. Do bề mặt không bằng phẳng, tản nhiệt tiêu chuẩn không bám chặt vào vỏ bộ vi xử lý, giữa chúng có một lớp không khí ngăn cản quá trình truyền nhiệt. Điện trở nhiệt (cái gọi là hệ số tỷ lệ giữa chênh lệch nhiệt độ ở ranh giới của lớp và nhiệt năng truyền qua, được đo bằng độ trên mỗi watt) của lớp có thể được giảm bằng cách làm cho nó mỏng hơn và lấp đầy nó bằng một chất dẫn nhiệt tốt. Đầu tiên đạt được bằng cách mài các bề mặt tiếp xúc, thứ hai - bằng cách bôi trơn chúng bằng một loại bột nhão đặc biệt.

Để đạt được mục tiêu, bạn phải làm việc một chút. Trên một bề mặt phẳng (tốt hơn là lấy một tấm kính), đặt giấy nhám và. làm ẩm kỹ bằng dầu máy và nắn thẳng, chà nhám bề mặt tản nhiệt. liền kề với bộ xử lý. Điều này nên được thực hiện mà không có áp lực theo chuyển động tròn, liên tục thêm dầu và xoay bộ phận như thế này. sao cho toàn bộ bề mặt tiếp xúc nhiệt được mài đều. Bạn cần bắt đầu với giấy nhám thô, dần dần chuyển sang loại mịn hơn (lên đến "không"). Khi bề mặt trở nên bóng mờ đồng đều, có thể ngừng mài và xử lý keo dẫn nhiệt.

Dán KPT-8 đôi khi được bán, nhưng điều này rất hiếm và không phải ở đâu cũng có. Trong trường hợp không có nó, bạn có thể xoay xở bằng các phương tiện ngẫu hứng. Trong tất cả các chất lỏng, thủy ngân có tính dẫn nhiệt cao nhất, nhưng do hơi độc, tính dẫn điện và hoạt tính hóa học cao nên không được dùng. Tiếp theo là nước (độ dẫn nhiệt 0,648 W / m rad.), nhưng nó dẫn điện và bay hơi nhanh. Trong số các chất lỏng không khô, độ dẫn nhiệt tối đa đối với glycerin (0,283 W/m rad.). Ngoài ra, nó tăng khi nhiệt độ tăng (đối với các chất lỏng khác, nó giảm).

Lấy một ít glycerin và thêm khoảng gấp đôi thể tích bột nhôm vào đó. Nghiền và khuấy đều hỗn hợp này để tạo thành một hỗn hợp đồng nhất, sền sệt. Nó phải dính và bôi, nhưng giữ nguyên hình dạng và không lan rộng. Dán này không dẫn điện. nhưng bạn vẫn nên tránh để nó dính trên bo mạch của các nút máy tính và chân vi mạch. Sử dụng bàn chải, quét một lượng nhỏ lá tản nhiệt lên các bề mặt tiếp xúc của bộ xử lý và tản nhiệt. Một số cố gắng lan rộng hơn, ngây thơ tin rằng vì dán dẫn nhiệt. nó nên được áp dụng dày hơn. Ngược lại, càng nhỏ càng tốt. Điều cần thiết là lớp càng mỏng càng tốt và phủ đều cả hai bề mặt, loại bỏ không khí và lấp đầy mọi chỗ bất thường.

Cẩn thận đặt tản nhiệt lên bộ xử lý và di chuyển (lấp) nhẹ tản nhiệt để đẩy hết không khí còn lại và keo thừa vào khe hở. Đừng quên cố định tản nhiệt, gắn quạt và kết nối nó. Bây giờ mọi thứ đã sẵn sàng. Để kiểm tra, hãy "lái" thử nghiệm bộ xử lý trong hệ thống Trình khắc phục sự cố trong vài giờ và nếu không tìm thấy lỗi nào, bạn có thể yên tâm làm việc.

Tác giả: I. Korznikov, Yekaterinburg

Xem các bài viết khác razdela Máy tính.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Nồng độ cồn của bia ấm 07.05.2024

Bia, là một trong những đồ uống có cồn phổ biến nhất, có hương vị độc đáo riêng, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ tiêu thụ. Một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã phát hiện ra rằng nhiệt độ bia có tác động đáng kể đến nhận thức về mùi vị rượu. Nghiên cứu do nhà khoa học vật liệu Lei Jiang dẫn đầu đã phát hiện ra rằng ở nhiệt độ khác nhau, các phân tử ethanol và nước hình thành các loại cụm khác nhau, ảnh hưởng đến nhận thức về mùi vị rượu. Ở nhiệt độ thấp, nhiều cụm giống kim tự tháp hình thành hơn, làm giảm vị cay nồng của "etanol" và làm cho đồ uống có vị ít cồn hơn. Ngược lại, khi nhiệt độ tăng lên, các cụm trở nên giống chuỗi hơn, dẫn đến mùi cồn rõ rệt hơn. Điều này giải thích tại sao hương vị của một số đồ uống có cồn, chẳng hạn như rượu baijiu, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ. Dữ liệu thu được mở ra triển vọng mới cho các nhà sản xuất đồ uống, ... >>

Yếu tố nguy cơ chính gây nghiện cờ bạc 07.05.2024

Trò chơi máy tính đang trở thành một hình thức giải trí ngày càng phổ biến trong thanh thiếu niên, nhưng nguy cơ nghiện game vẫn là một vấn đề đáng kể. Các nhà khoa học Mỹ đã tiến hành một nghiên cứu để xác định các yếu tố chính góp phần gây ra chứng nghiện này và đưa ra các khuyến nghị để phòng ngừa. Trong suốt sáu năm, 385 thanh thiếu niên đã được theo dõi để tìm ra những yếu tố nào có thể khiến họ nghiện cờ bạc. Kết quả cho thấy 90% người tham gia nghiên cứu không có nguy cơ bị nghiện, trong khi 10% trở thành người nghiện cờ bạc. Hóa ra yếu tố chính dẫn đến chứng nghiện cờ bạc là do mức độ hành vi xã hội thấp. Thanh thiếu niên có mức độ hành vi xã hội thấp không thể hiện sự quan tâm đến sự giúp đỡ và hỗ trợ của người khác, điều này có thể dẫn đến mất liên lạc với thế giới thực và phụ thuộc sâu sắc hơn vào thực tế ảo do trò chơi máy tính cung cấp. Dựa trên kết quả này, các nhà khoa học ... >>

Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con 06.05.2024

Những âm thanh xung quanh chúng ta ở các thành phố hiện đại ngày càng trở nên chói tai. Tuy nhiên, ít người nghĩ đến việc tiếng ồn này ảnh hưởng như thế nào đến thế giới động vật, đặc biệt là những sinh vật mỏng manh như gà con chưa nở từ trứng. Nghiên cứu gần đây đang làm sáng tỏ vấn đề này, cho thấy những hậu quả nghiêm trọng đối với sự phát triển và sinh tồn của chúng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc gà con ngựa vằn lưng kim cương tiếp xúc với tiếng ồn giao thông có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho sự phát triển của chúng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ô nhiễm tiếng ồn có thể làm chậm đáng kể quá trình nở của chúng và những gà con nở ra phải đối mặt với một số vấn đề về sức khỏe. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tác động tiêu cực của ô nhiễm tiếng ồn còn ảnh hưởng đến chim trưởng thành. Giảm cơ hội sinh sản và giảm khả năng sinh sản cho thấy những ảnh hưởng lâu dài mà tiếng ồn giao thông gây ra đối với động vật hoang dã. Kết quả nghiên cứu nêu bật sự cần thiết ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

kem đánh răng cua 03.01.2003

Các chuyên gia của Đại học Portsmouth (Anh) đã phát triển một loại kem đánh răng mới có khả năng dính vào răng.

Các viên nang siêu nhỏ chứa đầy chất kháng khuẩn khử trùng - triclosan được trộn vào chất chính của bột nhão. Dần dần khi bị phá vỡ, chúng giải phóng triclosan trên men răng, giết chết các vi sinh vật gây sâu răng. Để giữ được hiệu quả đánh răng lâu nhất có thể, điều quan trọng là phải chọn chất liệu cho các vi nang để chúng bám chắc vào răng.

Trong số các tùy chọn được đề xuất, chitosan hóa ra là tốt nhất. Đây là một dẫn xuất của kitin, được sử dụng trong vỏ của cua, tôm càng, tôm hùm, tôm và các loài giáp xác khác. Hàng ngàn tấn kitin hàng năm sẽ bị thải ra sau khi chế biến các loại hải sản này. Việc sản xuất bột nhão với chitosan sẽ bắt đầu vào năm 2003.

Tin tức thú vị khác:

▪ Phát triển Truyền thông 30Gbps từ Huawei

▪ Nhảy tạ

▪ Nút khai tử trong vi xử lý Qualcomm Snapdragon 810

▪ Bộ nhớ không bay hơi Ferro điện FM25L256

▪ Phản hạt và quay proton

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần trang web Bộ điều chỉnh dòng điện, điện áp, nguồn. Lựa chọn bài viết

▪ bài viết Tạm biệt. biểu hiện phổ biến

▪ bài viết Ngôn ngữ nào là ví dụ duy nhất về sự sống lại thành công từ cõi chết? đáp án chi tiết

▪ Bài báo Amaryllis. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng