Overclocking Guide

No i doszliśmy do momentu krytycznego w całym podkręcaniu procesorów. Do chłodzenia. Procesor, mimo, że jest bardzo małym ustrojstwem, grzeje się niemiłosiernie. Gdyby nie coolery, już po kilkunastu sekundach rozgrzał by się do takiej temperatury, że wyglądał by jak przypalone ciasto. I to bez podkręcania. A podkręcanie jeszcze podnosi moc pobieraną przez procesor. Na wzrost poboru mocy procesora składa się kilka czynników:

• częstotliwość pracy
• ilość elementów
• napięcie zasilające
• wymiar technologiczny

Im każdy z tych czynników większy, tym i moc większa. Przy czym, o ile dla dwóch pierwszych istnieje tendencja wzrostowa, to dwa ostatnie systematycznie maleją. Innymi słowy, wzrost częstotliwości procesorów i ilości elementów jest kompensowany, w mniejszym, lub większym stopniu, przez spadek napięcia zasilającego i wymiaru technologicznego. Coraz to nowsze i szybsze procesory potrzebują coraz bardziej wydajnych systemów chłodzących, których zadaniem jest zapewnienie procesorowy komfortowych warunków pracy. Maksymalna temperatura pracy procesora firmy Intel nie powinna przekraczać 50 stopni Celsjusza, a AMD 55. Są to górne wartości graniczne przyjęte dla ciągłej pracy procesora. Początkujący pytają się często: Jaka jest optymalna temperatura pracy procesora? Odpowiedź jest taka: Im zimniej, tym lepiej. Przyjmuje się, że obniżenie temperatury procesora o 10 stopni wydłuży dwukrotnie jego życie. Systemy chłodzące można podzielić na następujące kategorie:

• chłodzenie powietrzem
• chłodzenie cieczą
• chłodzenie ciekłym azotem, lub innym gazem
• systemy hybrydowe

1. Chłodzenie powietrzem

Chłodzenie powietrzem jest to najprostszy i najbardziej popularny system chłodzenia. Większości ludzi wystarcza właśnie taki system. Coolery składają się z radiatora, który odbiera ciepło z procesora, oraz z wentylatora, który zmniejsza jego oporność termiczną.
Radiatory najczęściej są wykonane z aluminium lub miedzi. Bardzo często spotyka się także połączenie obydwu tych materiałów. Można co prawda spotkać także radiator ze srebrną wstawką, ale koszt takiego radiatora dorównuje watercoolerom, które znacznie przebijają go skutecznością. Każdy radiator zbudowany jest z podstawy i żeberek, które oddają ciepło otoczeniu. Niektórzy producenci stosują swoje własne rozwiązania (np. Zalman). Im więcej żeberek, tym lepiej. Podstawa jest równie ważna, gdyż to ona transportuje ciepło na żeberka. Gdy będzie zbyt cienka po prostu nie spełni swojej roli. Może powiedzmy jak wygląda dobry radiator. Bez wątpienia najważniejszym czynnikiem jest jego powierzchnia (nie rozmiary!). Im większa, tym lepiej. Dzieje się tak dlatego, że radiator o większej powierzchni szybciej oddaje ciepło do otoczenia. Niektórzy (np. ja) dzielą radiatory na trzy rodzaje: klasyczne, orbowate, oraz dziwadła (np. Zalman). Równie ważnym czynnikiem jest materiał wykonania. Najlepsze są radiatory miedziane oraz miedziano-aluminiowe. Przy dobrej i przemyślanej konstrukcji radiatory Al-Cu mogą być nawet lepsze od czysto miedzianych. Powodem jest tu to, że miedź ma większy współczynnik przewodzenia ciepła, ale również ma większą pojemność cieplną, a to już nie jest dobrze. Lepszym rozwiązaniem konstrukcyjnym jest większa ilość cieńszych żeberek, niż mniej grubszych. Ostatnio modna stała się technologia "Micro-fin". Przykładem takiej technologii jest radiator coolera CoolJag JAC102C.

Jednak technologia ta ma jedną wadę. Żeby cooler spełnił swoje zadanie, wentylator na takim radiatorze musi być bardzo mocny, co skutkuje wysokim poziomem hałasu. Kolejną sprawą jest powierzchnia radiatora. Im gładsza, tym lepsza. Jeśli spód radiatora jest gładki wówczas lepiej styka się z jądrem procesora. A wiadomo - większa powierzchnia oddawania ciepła = mniejsza temperatura. Ostatnio pod tym względem jest coraz lepiej. Kiedyś tylko coolery z górnej półki cenowej miały dobrze wyszlifowany spód, obecnie także tańsze coolery mają się czym pochwalić. Jeśli jednak zauważamy jakieś nierówności, lub szorstką powierzchnię dobrze jest wziąć papier ścierny 800 i 2000, a następnie wyszlifować "na lustro".
Kolejną rzeczą w coolerze jest wentylator. Od niego głównie zależy wydajność chłodzenia. Niestety duża ilość nowych wentylatorów to modele szybkoobrotowe. Dlaczego niestety? Wentylator o wymiarach 60x60x25mm kręcący się z prędkością 7000 RPM to prawie 50db hałasu. Tak, hałas stał się bardzo denerwującym skutkiem ubocznym ciągłego podnoszenia wydajności komputerów. Pod względem hałasu użytkowników można podzielić na trzy grupy: takich, którzy za ciche coolery uznają cokolwiek cichsze od Delty, zwykłych użytkowników, którym wystarcza cooler 4800RPM, oraz ekstremalnych wyciszaczy. Osobiście należę do tej trzeciej grupy :) Ideałem jest cooler z dużym miedzianym radiatorem oraz z dużym wentylatorem z regulowaną szybkością obrotową. Dlaczego akurat tak? Proszę przeanalizować budowę takiego coolera na przykładzie Thermaltake Volcano 7+. Urządzenie to posiada duży miedziany radiator znakomicie odbierający ciepło z procesora, oraz wentylator 70x70x25 z regulacją obrotów. Dzięki temu możemy mieć bardzo wydajny, lub przestawiając regulator na opcję "low" cichy cooler.
Jakie coolery są najlepsze??? Trudno odpowiedzieć na te pytanie. Każdy cooler ma inne parametry. Wyróżniamy zasadnicze dwa rodzaje coolerów: pod podstawkę Socket 370 i Socket A, oraz pod Socket 478 (Pentium 4). Dobrym uniwersalnym coolerem jest Thermaltake Volcano 7+. Pasuje pod wszystkie trzy typy podstawek. Niestety jest drogi. "Najlepszy z najtańszych" to chyba Titan TTC-D5T. W miarę wydajny i dla znakomitej większości użytkowników cichy. Pasuje tylko pod podstawki Socket 370 i Socket A. Dla Pentium 4 sprawa się trochę ułatwiona, gdyż Intel dodaje do procesorów boxowe coolerki, któe mają całkiem dobre parametry, gdy tylko nie myślimy o ekstremalnym overclockingu. Na pewno wybierzemy coś dla siebie.

2. Chłodzenie cieczą

Chłodzenie cieczą jest stosowane w większości przez ekstremalnych overclockerów. Ostatnio zaczęło być również używane przez "zwykłych" użytkowników, którzy są zadowoleni z cichej i wydajnej pracy takiego systemu. Praktycznie jeszcze rok temu kupno takiego zestawu było w Polsce niemożliwe. Ostatnio coś się na tym rynku ruszyło i pojawiły się firmy, które sprowadzają do Polski gotowe zestawy, lub umożliwiają poskładanie zestawu jak z klocków. Jednak najczęściej ludzie sami wykonują takie zestawy. Zasada działania jest bardzo prosta. Na procesor zakładamy małe, miedziane, lub aluminiowe, pudełko, przez które przepływa ciecz chłodząca. Gdzieś obok znajduje się chłodnica, w której chłodziwo pozbywa się ciepła pobranego z procesora i pompa zapewniająca stałą cyrkulację płynu. I na tym koniec. Takie systemy są bardzo wydajne i przegrzanie procesora raczej nam nie grozi. Niestety, ich budowa nie jest prosta. Najtrudniejsze jest wykonanie wymiennika ciepła na procesorze. Musi być mały i przede wszystkim szczelny. Nawet najmniejszy przeciek chłodziwa, najczęściej wody, może spowodować spalenie procesora, płyty głównej, czy karty graficznej. Techniki są różne. Jednolity blok aluminium z przewierconymi otworami, pudełko zlutowane z blachy miedzianej, spłaszczona rurka miedziana, zespół cienkich rurek zalanych spoiwem przewodzącym ciepło, czy też mały, odpowiedni radiator aluminiowy z założonym plastikowym pudełkiem i uszczelniony Poxipolem. Chłodnicę można wykonać z cienkich rurek metalowy, starej chłodnicy z lodówki, lub kupić w sklepie motoryzacyjnym nagrzewicę samochodową, np. od Poloneza. Z pompą wodną też nie wielkiego kłopotu. Wystarczy pójść do sklepu akwarystycznego i kupić pompkę wodną. No i oczywiście będziemy potrzebowali węże gumowe. Zasada jest następująca: im mocniejszą mamy pompkę, tym grubszych węży będziemy potrzebowali.

3. Chłodzenie gazem

To już najwyższa szkoła jazdy. Kosztuje krocie, wykonać w domu jest raczej trudno, a ciekły gaz nie starcza na długo i trzeba go kupić. Ale jakie wyniki. Procek schłodzony do -70C to raczej norma i przegrzanie absolutnie mu nie grozi. Co najwyżej można go zamrozić, albo spowodować jego oszronienie, co jest sytuacją bardzo niebezpieczną. Na szczęście istnieją rozwiązania firmowe, drogie, ale skuteczne i niezawodne.

4. Systemy hybrydowe

Idea systemów hybrydowych polega na połączeniu dwóch, lub więcej, systemów chłodzących w jeden. Są to głównie systemy oparte na ogniwach Peltiera. Nie wspominałem o niech wcześnie, gdyż nie wiedziałem do której z powyższych grup je zaliczyć. Ogniwa Peltiera są to swego rodzaju pompy cieplne, pompujące ciepło z jednej swojej strony na drugą. Powstały na potrzeby armii, jako system chłodzenia luf armatnich. Ogniwo Peltiera, jakie można u nas dostać, ma postać małej płytki o wymiarach ok. 40x40mm i wysokości ok. 3-4mm. Ogniwo podłączone do prądu z jednej strony jest zimne, a z drugiej gorące. Jeśli takie ogniwo położymy zimną stroną na procesorze, to będzie ono bardzo wydatnie go chłodzić, nawet do temperatury niższej od temperatury otoczenia. I o to właśnie chodzi w chłodzeniu procków. Musimy tylko pamiętać o odprowadzeniu ciepła z gorącej strony ogniwa. I to w dodatku musimy odprowadzić tego ciepła bardzo dużo. Jeśli moc naszego procesora wynosi np. 20W, a moc ogniwa 30W, to musimy odprowadzić z układu aż 50W. I tutaj nie wystarczą już małe radiatorki i standardowe wiatraki. Trzeba montować tak duże radiatory jak to tylko możliwe i tyle wiatraków ile zmieści się na radiatorze. Niczym niezwykłym nie jest radiator z trzema wentylatorami. Albo idziemy na całość i składamy chłodzenie wodne, które bez problemu powinno poradzić sobie z połączoną mocą procesora i ogniwa Peltiera.

Ogniwo Peltiera (30x30mm) 50W

5. Inne ważne sprawy

Jednak nawet najlepszy system chłodzenia na niewiele się zda, jeśli nie będzie odbierał ciepła z procesora. Najczęstszym błędem popełnianym przy samodzielnym składaniu komputera jest krzywe zapięcie radiatora na procesorze. Jest o to bardzo łatwo w przypadku procesorów Intela w obudowie FCPGA. Przyczyna jest prozaiczna: sama struktura procesora jest bardzo mała i trudno jest tak ustawić radiator, aby przylegał do niej całą możliwą powierzchnią. Często konieczne jest wykonanie podkładek trzymających cooler w odpowiedniej pozycji. Ten problem rozwiązało AMD w Duronach, które mają fabrycznie przyklejone odpowiednie gumowe podkładki.
Kolejnym problemem są nierówności radiatora i samej struktury procesora. Powodują one powstawanie komór powietrznych, a jak już wspominałem, unieruchomione powietrze jest bardzo dobrym izolatorem cieplnym. Oprócz wspomnianego doszlifowania radiatora, trzeba zawsze zastosować pastę poprawiającą przepływ ciepła. Najłatwiej dostępne są pasty silikonowe, białe i przeźroczyste, które można nabyć w sklepach z częściami elektronicznymi w cenie ok. 5zł za tubkę. Nie jest to duży wydatek, tym bardziej, że jedna tubka wystarczy nam na całe życie i jeszcze zostanie dla wnuków. Jeszcze lepszym rozwiązaniem jest pasta srebrna, np Arctic Silver II. Kosztuje ok 30zł, ale w przypadku mocno grzejących się procesorów spadek temperatury może wynieść nawet 4 stopnie! A w przypadku overclockingu każdy stopień się liczy. Przy nakładaniu pasty na radiator, pamiętajmy, aby położyć jak najcieńszą warstwę, gdyż gruba warstwa pogorszy odprowadzanie ciepła z procesora. Kolejnym problemem (dotyczy w zasadzie tylko chłodzenia powietrzem i cieczą w wewnętrzną chłodnicą) to odprowadzenie ciepła z obudowy. Wiele dostępnych w sklepach obudów powinno nosić nazwę 'gorące usta', gdyż potrafią wytworzyć wewnątrz komputera klimat podzwrotnikowy. Ten problem trapi w szczególności obudowy małe (mini i midi tower), gdyż duże obudowy lepiej pozbywają się ciepła. A prawda jest następująca: najlepiej chłodzona obudowa, to otwarta obudowa. Zamknięcie obudowy powoduje wzrost temperatury procesora nawet o 5C. Niestety, otwarte obudowy sprawiają sporo kłopotów. Po pierwsze, kurzą się niesamowicie. Po drugie wnętrze komputera można bardzo łatwo pokrwawić, pobrudzić, zachlapać, itd. Dlatego, jeśli nie chcemy odkurzać komputera co 2 tygodnie, to kupujemy dużą obudowę z miejscem na dodatkowy wentylator z tyłu obudowy na wysokości procesora, odpowiedni wiatrak i montujemy go tak, aby wyciągał ciepłe powietrze z obudowy. Można też kupić obudowy, w których fabrycznie już są zamontowane wiatraki.
Został jeszcze jeden rodzaj chłodzenia, a mianowicie chłodzenie programowe. O co właściwie chodzi? Pracuje sobie programik i chłodzi procesor. Powiecie niemożliwe, a jednak. W chwili obecnej wszystkie procesory mają instrukcję HLT, która powoduje wyłączenie z pracy (odłączenie od zasilania) aktualnie nie wykorzystywanych bloków procesora. Powoduje to spadek poboru mocy przez procesor, gdy nie jest on zmuszany do pracy, i spadku temperatury. Te soft-coolery po prostu włączają instrukcję HLT i przez to chłodzą procesor. Na stronie download zamieściłem jeden z takich coolerów, a mianowicie Waterfall. Sytemy Windows NT, Windows 2000 i WIndows XP mają już to polecenie zawarte w jądrze i takie programy są wówczas zbędne. Ale w przypadku starszych systemów spełnią swoje zadanie.

Zakończenie

Mamy nadzieję, że udało nam się wyjaśnić podstawowe kwestie dotyczące podkręcania. W razie jakichś problemów zamieśćcie pytanie na forum, lub wysyłajcie e-maila.

Dziku & Misiek