Еще недавно компьютерные энтузиасты имели все основания жаловаться на высокое тепловыделение топовых настольных процессоров Intel, которое уверенно перевалило стоваттный рубеж и не имело видимых перспектив к снижению. Дело дошло до того, что корпорация была вынуждена отменить выпуск запланированного ранее 4-гигагерцового Pentium 4 на 90-нанометровом ядре Prescott, а «спаренные» на скорую руку из двух ядер Prescott процессоры Smithfield (800-я серия), также производимые по 90-нанометровому техпроцессу, так и не смогли перешагнуть рубеж частоты в 3,2 ГГц, поскольку повышение их частоты даже на одну ступень давалось с большими тепловыми проблемами. 90-нм техпроцесс в сочетании с микроархитектурой Intel NetBurst оказался тем камнем преткновения, на котором корпорация набила не одну шишку. И хотя в начале 2006 года Intel попыталась исправить положение выпуском Пентиумов на базе новейшего 65-нанометрового техпроцесса, и отчасти ей это даже удалось, поскольку 65-нм ядра Presler даже будучи спаренными в одной упаковке, без малейшего труда и с более скромным тепловыделением осилили (правда, неофициально) рубеж в 4 ГГц, а в лабораториях — и все 5 ГГц, прошлые «грехи» все же сделали свое дело. И на архитектуре NetBurst корпорация вынуждена была поставить жирный крест.
Впрочем, 65-нанометровые Pentium даже за первые полгода своего выпуска немного поправили реноме Intel, поскольку позволяли в большинстве случаев обходиться более скромной охлаждающей системой. И прибегать к навороченным кулерам стоило лишь для старших моделей процессоров или для разгона.
Революция, однако, в стенах Intel готовилась задолго. И вот летом 2006 года корпорация «разразилась» несколькими сериями процессоров с «совершенно новой» микроархитектурой Intel Core, где от NetBurst остались лишь крохи (зато какие!), а базис был унаследован (и «углублен») от линейки Pentium III — Pentium M — Core Duo. И основным преимуществом данной микроархитектуры следует признать заметно возросшую производительность при существенно сниженном энергопотреблении. На последнем мы и остановимся подробнее.
Core 2 — как с температурой?
Как любит подчеркивать сама корпорация, в результате перехода на Core 2 старшие десктопные процессоры Intel стали, см., например, обзор, на 40% более быстрыми и на 40% более экономичными (читай — «холодными»). Если говорить скупыми цифрами официальных спецификаций, то TDP (типичное тепловыделение в активной работе) нынешних двухъядерных процессоров Intel Core 2 Duo с частотой от 1,86 до 2,67 ГГц составляет всего 65 ватт против более чем 100 ватт у старших моделей Pentium D. Если же брать топовые «экстремальные» процессоры, то Intel Core 2 Extreme X 6800 с частотой от 2,93 ГГц рассеивает «типично» 75 ватт, тогда как Pentium Extreme Edition 965, 955 и 840 имеют TDP в 130 ватт (реально измеренные значения энергопотребления этих процессоров при интенсивной нагрузке в специальных программах еще на несколько десятков ватт выше).
Впрочем, уже после написания этой статьи Intel выпустила свой первый 4-ядерный процессор Core 2 Extreme QX6700 с TDP 130 ватт (очевидно, на базе двух кристаллов 65-ваттных Core 2 Duo ;)), догнав, тем самым, саму себя по тепловыделению старших дескопных процессоров недавнего прошлого. :) Недолго радовались «экстремальные» любители тишины и экономии электроэнергии.
Может показаться, что — ура! — процессорам Intel Core 2 Duo требуются «на 40%» более простые и менее мощные и дорогие охлаждающие системы. Однако это не совсем так.
Дело в том, что «снижение TDP» новым процессорам обошлось не задаром: если для Пентиумов максимальная допустимая температура в центре хитспредера (металлической крышки) процессора составляла 68,6 градусов Цельсия (или чуть выше, в зависимости от модели процессора), то для линейки Intel Core 2 этот предел понизился почти на 10 градусов и составил 60,1-61,4 градуса в зависимости от модели!
И об этом весьма критичном факте большинство обозревателей новой интеловской микроархитектуры в своих «дифирамбных» обзорах почему-то предпочитают умалчивать. То есть, грубо говоря, новые интеловские процессоры требуют для своей работы гораздо меньших предельных температур, а, значит, и лучшей охлаждающей системы!
Если грубо оценить требуемые характеристики кулеров для Core 2, то окажется, что при средней температуре воздуха внутри корпуса ПК равной 35-40 градусов (тоже, кстати, из спецификаций Intel),
тепловое сопротивление кулеров для Core 2 с предельной температурой около 60 градусов необходимо примерно такое же, как для Pentium D с предельной температурой около 70 градусов. То есть, то самое 40-процентное преимущество в экономичности выливается в 30-40-процентный проигрыш по допустимым температурам эксплуатации (точнее, по моделям можете оценить сами, разделив разность максимальной температуры CPU и температуры воздуха на TDP конкретного процессора). Например, для Core 2 Duo необходимое термосопротивление кулера (согласно гайдлайнам Intel) составит (60С-40С)/65Вт=0,31 градуса на ватт! Далеко (я бы даже сказал — «очень далеко», см., например, наш обзор) не каждый современный процессорный кулер реально имеет такие выдающиеся характеристики (для BTX Intel нормирует термосопротивление кулеров для Core 2 на чуть более щадящем уровне 0,38-0,4 С/Вт). Впрочем, если озаботиться притоком холодного воздуха в корпус, понизив его температуру внутри до 30 градусов, то требования снизятся до примерно (60С-30С)/65Вт=0,46 С/Вт, что уже вполне распространенная характеристика, хотя и не так часто встречающаяся среди бюджетных кулеров.
Итак, мы видим, что, несмотря на существенно снижение энергопотребления новейших интеловских настольных процессоров, требования к их охлаждающим системам отнюдь не ослабли. И мощные совершенствовавшиеся из года в год кулеры для Pentium 4 и Pentium D окажутся теперь как нельзя, кстати, чтобы не допустить перегрева Core 2 выше критичных 60 градусов Цельсия.
Более того, нарастающая популярность разгона младших моделей Core 2 Duo (благо, «гонятся» они отлично) при попустительстве (невнимании) к описанным выше проблемам с охлаждением этих процессоров может вылиться в эпидемию отказов компьютерной техники.
Кстати, срабатывание термозащиты (и включение троттлинга) у данных процессоров настроено на температуру выше 81 градуса, см. наш обзор.
Но оставим на время наши теоретические рассуждения и обратимся к более прикладному аспекту — испытанию некоторых новейших (и удачных из недавнего прошлого) дорогих кулеров совместно с процессором Intel Core 2 Extreme X6800, старшим на момент написания статьи в десктопной линейке Intel. Мы попробуем на практике выяснить, как эти кулеры, рассчитанные, в том числе, и на гораздо более прожорливые двухъядерные процессоры линейки Pentium, справляются с новыми реалиями и обеспечивают допустимую температуру работы новых интеловских процессоров. Но для начала познакомимся с самими кулерами.
Zalman CNPS9500 AT
Первым участником нашей сегодняшней «битвы за градусы» против Intel Core 2 Extreme является кулер CNPS9500 AT корейской компании Zalman — знаменитого производителя экстремальных решений по охлаждению компьютерных компонентов.
Данная модель вышла весной этого года и являет собой удешевленную (насколько это возможно для такого элитного решения) версию знаменитого CNPS9500 LED — здесь пожертвовали совместимостью с процессорами AMD (AT ставится только на LGA775) и использовали вентилятор без подсветки. К тому же, не стали комплектовать регулятором оборотов FanMate2 (спорной полезности), зато пропеллер сделали 4-проводным под PWM-регулировку. В остальном это всё тот же полностью медный «оскароносный» CNPS9500 с веерообразными ребрами (поверхность рассеивания 3700 кв.см), тремя тепловыми трубками диаметром по 6 мм, насквозь пронизывающими ребра с двух сторон, и воздушным потоком, направленным параллельно материнской плате, хотя часть этого потока уходит и на саму плату вблизи процессора.
Вентилятор CNPS9500 AT эквивалентен типоразмеру 92 мм, имеет марку ZM7-PWM, оснащается двумя шарикоподшипниками (достаточно тихими) и потребляет в работе не более 230 мА от 12 В. Максимальная скорость его вращения составляет около 2800 об./мин., минимальная (при питании 5В) — около 700 об./мин., хотя при PWM-управлении удается добиться и меньших показателей. В таком режиме он фантастически тих в работе (что подтверждается и нашими измерениями), но сохраняет и достаточно высокую тепловую эффективность.
И этот кулер представлял бы в нашем обзоре самое топовое решение от Zalman, если бы не новейшая модель Zalman CNPS9700 LED поистине гигантских размеров и возможностей, которая во время написания этого обзора даже не присутствовала на сайте Zalman. :)
Zalman CNPS9700 LED
Кулер CNPS9700 LED продолжает славную традицию серии CNPS9500, повторяя все ее удачные конструкторские находки.
Но делает это с еще большим размахом — по сути, 9700-й это увеличенный процентов на двадцать кулер 9500 LED. :)
Диаметр радиатора 9700-го возрос с 11 до 13 см, длина увеличилась где-то на сантиметр, высота — сантиметра на два, да и тепловые трубки стали чуть толще. По-прежнему, секция медных пластин толщиной 0,2 мм образует хорошо продуваемый радиальный «веер» с большой площадью поверхности теплообмена (5490 кв.см, что почти в полтора раза больше, чем у 9500-х), причем интенсивно работает практически вся эта поверхность — как в центре («кольца» термоконтакта с трубками), так и на внешнем радиусе.
Нельзя снова не отметить и превосходное качество сопряжения тепловых трубок с оребрением и теплосъемником, чем минимизируется их контактное термическое сопротивление. А литое медное основание отполировано почти до зеркального блеска.
К тому же теперь вместо 90-миллиметрового применяется 120-миллиметровый прозрачный вентилятор ZM97L на двух шарикоподшипниках с максимальным рабочим током 400 мА и голубой подсветкой.
Скорость его вращения также составляет около 2800 об./мин. на 12 вольтах и падает до 1300 об./мин. при питании +5В. Вентилятор у CNPS9700 LED трехпроводной (без PWM-возможностей) и комплектуется ручным регулятором оборотов FanMate2.
Данный кулер мультисокетный, но надо думать, что вслед за ним появится LGA775-вариант с PWM-вентилятором.
Крепление кулера на плату осуществляется тем же способом, что и у 9500-х (весь крепеж фактически взаимозаменяем): специальная пружинящая металлическая скоба прижимает центр основания кулера,
либо к двум отверстиям на плате с процессором AMD, либо к пластиковой рамке для LGA775, которая крепится с обратной стороны платы на контр-рамку четырьмя винтами по стандартному квадрату.
Прижим кулера к процессору весьма сильный, но плата при этом искривляется незначительно. Кулер допускает установку в любой из четырех пространственных ориентаций (при этом в «верхней» рамке есть выем для откидного рычажка разъема LGA775),
однако наиболее оптимальной ориентацией является та, где воздух забирается «спереди» корпуса и выходит из кулера прямо на вентиляционные отверстия в задней панели корпуса ПК. При этом фактически можно убрать из корпуса вентилятор задней панели, выводящий теплый воздух из корпуса, поскольку 12-сантиметровый вентилятор кулера CNPS9700 LED уже делает за него эту работу.
Кулер поставляется в красивой полупрозрачной коробке.
В комплект поставки кулера Zalman CNPS9700 LED входит не только соответствующий крепеж и регулятор FanMate2, то также подробная инструкция по установке
и новая термопаста — Super Thermal Grease ZM-STG1, с которой мы и проводили все испытания.
Она отличается от типовой «залмановской» термопасты в белом тюбике не только цветом (темно-серым вместо белого), но и консистенцией — гораздо более жидкой, чем обычно у паст (поэтому она и поставляется в стеклянном флакончике с кисточкой, как, например, лак для ногтей). Это способствует лучшему прижиму основания кулера к теплорассеивателю процессора (меньше зазор и меньше микропузырей). О составе пасты, к сожалению, производитель умалчивает (судя по цвету, можно предположить наличие в ней микропорошка нитрида алюминия), а основные характеристики приведены на сайте производителя. Судя по измерениям самой Zalman, ZM-STG1 позволяет дополнительно понизить температуру процессора на несколько градусов.
Компанию корейским «медным всадникам» в борьбе «за градусы» Core 2 составят еще три кулера:
1. GlacialTech Igloo 5700 MC на тепловых трубках, имеющий полностью алюминиевый, но с массивным основанием радиатор и высокоскоростной вентилятор. В прошлых наших обзорах он демонстрировал весьма достойные (одни из лучших) показатели теплоотдачи, в частности, за счет очень плотного прижима к процессору.
2. «Герой былых побед» — знаменитый медный кулер Zalman CNPS7000-Cu, который положил начало целой череде медных кулеров этой компании (и стал прообразом 9500-го и ряда других). Он оснащен почти тем же вентилятором, что и CNPS9500 AT, а скоба его крепления была мной немного поднята (просто перевинчена) с тем, чтобы обеспечить достойное крепление этого кулера на пластиковой рамке от CNPS9500 на разъеме LGA775. То есть данный «старичок» фактически (с элементарной доработкой) может быть использован и для LGA775.
Заодно эти два кулера послужат нам хорошими реперами для сравнения новичков с другими решениями, оттестированными нами ранее на других тестовых системах.
3. Свеженький и весьма оригинальный кулер Mars от Cooler Master, подробнее его мы рассмотрим в следующей статье этого цикла.
| Модель | Zalman CNPS9700 LED | Zalman CNPS9500 AT | GlacialTech Igloo 5700 MC |
|---|---|---|---|
| Поддерживаемые процессоры | Socket 754/939/940/AM2 и LGA775 | LGA775 | LGA775 |
| Тепловое сопротивление, °С/Вт | нет данных | 0,12-0,16 | нет данных |
| Вес, г | 764 | 530 | 570 |
| Радиатор | |||
| Размеры, куб. мм | 142x124x90 | 125x112x85 | 135х102х93 |
| Материал | Медное основание и ребра, 3 тепловых трубки | Медное основание и ребра, 3 тепловых трубки по 6 мм | Медь, алюминий и тепловые трубки |
| Вентилятор | |||
| Размеры, куб. мм | 120х120х25 | 92x92x25 | 92х92х25 |
| Подшипник | 2 подшипника качения | 2 подшипника качения | подшипник качения? |
| Скорость вращения, об./мин., ±10% | 1250-2800 | 1300-2650 | 1400-3100 |
| Максимальная производительность, CFM | — | — | 27,55-61,01 |
| Рабочее напряжение, В | 5-12 | 5-12 | 12 |
| Потребляемый ток, А | 0,4 | 0,23 | 0,24 |
| Уровень шума, дБА | 19,5-35 | 18-27,5 | 18-36 |
| Время жизни, тыс. часов | — | — | 50? |
К сожалению, Zalman упорно не желает указывать в спецификациях своих кулеров такие параметры, как время наработки на отказ вентилятора, его производительность и давление по воздуху, да и тепловое сопротивление можно встретить далеко не для всех продуктов, хотя здесь компании вряд ли стоит стесняться. ;)
Методика испытаний теплоотдачи
Теперь перейдем к собственно соперничеству описанных выше «экстремальных» кулеров за градусы (напомним — нам надо не более 60 ;)) топового нынче интеловского настольного процессора Intel Core 2 Extreme X6800. И чтобы задачка не показалась этим красавцам слишком легкой, мы ее немного усложним, переведя наш экстремальный процессор на одну ступень частоты выше — пусть наш герой работает на 3,20 ГГц (при штатной частоте системной шины 1067 МГц, см. скриншот),
выделяя при этом ориентировочно 82 ватт при типичной работе (75Вт*3,2ГГц/2,93ГГц) и таким образом как бы представляя гипотетический CPU, следующий в линейке за X6800 (а что Intel такой выпустит, сомневаться не приходится). И, по слухам, тепловыделение будущих топовых процессоров Intel этой линейки будет как раз немного выше, чем у нынешних (особенно если говорить о грядущих 4-ядерных). Кроме того, частота 3,2 ГГц — это тот почти гарантированный уровень, до которого нынешние Conroe разгоняются без каких-либо усилий со стороны оверклокера. Так что мы заодно проверяем «способности» данных кулеров к разгону Core 2.
Тесты теплоотдачи проводились на материнской плате Intel D975XBX на чипсете Intel 975X Express с процессором Intel Core 2 Extreme X6800 на 65-нм ядре Conroe (системная шина с частотой 1067 МГц, 4 Мбайт кэш-памяти), гигабайтом памяти DDR2-533 и видеокартой ASUS AX800XT (ATI X800 XT). Плата располагалась внутри (закрытого!) стандартного корпуса middle-ATX Palo Alto PA-810 с блоком питания HiPro HP-W460GC31 (460 ватт), тихим и «холодным» жестким диском WD800JD и одним фронтальным 90-мм вентилятором, работающим на вдув на скорости 2500 об./мин. Кулеры по возможности располагались так, чтобы выходящий из них воздух струился в направлении вентиляционных отверстий на задней части корпуса (где корпусной вентилятор был демонтирован). Температура в помещении в процессе измерений поддерживалась на уровне 22 градусов Цельсия. Для измерения температуры процессора и материнской платы (около стабилизатора напряжения на процессоре) использовались встроенные термодатчики и утилиты Everest Ultimate Edition 3.01.652, SpeedFan 4.30 и Intel DCC под MS Windows XP SP2. Одновременно регистрировалась скорость вращения вентилятора процессорного кулера.
Нагрузка процессора вычислениями имитировалась в оптимизированной для Conroe программе S&M 1.8.1 для трех различных уровней загрузки:
- 100% (максимально возможный прогрев, практически не встречающийся в реальной работе),
- 75% (по утверждению создателя S&M, это уровень типичной игровой обстановки) и
- 50% (по утверждению создателя S&M, это уровень типичной офисной работы, хотя подобное утверждение нуждается в дополнительной проверке).
Разумеется, были проведены измерения и при полном бездействии системы и процессора (0% загрузки). Технология EIST в процессе измерений была задействована, поскольку это лучше соответствует реальной ситуации. Поэтому в моменты кратковременных бездействий процессор сбрасывал частоту до 1,6 ГГц, что было наглядно видно по работе утилиты RMClock v 2.15. При помощи последней контролировалось и отсутствие троттлинга в процессе наших измерений (стандартные механизмы активирования троттлинга мы на время измерений отключили).
Все кулеры были оттестированы нами в двух режимах работы: при питании +12В (см. верхние части диаграмм) и при пониженных оборотах при питании от +5В (для этого использовались штатные средства кулеров и модуль регулировки оборотов из комплекта кулера GlacialTech Igloo 5700 MC), см. нижние части диаграмм.
Результаты испытаний теплоотдачи
Начнем с наиболее жаркого случая предельной (100%) загрузки процессора в S&M 1.8.1. Такая нагрузка обычно создается интенсивными вычислениями в блоках FPU процессоров и очень редко встречается в реальной работе в течение продолжительного времени.
Тем не менее, даже в таких условиях работы «экстремального» процессора большинство из рассмотренных здесь топовых кулеров вполне справляются с его охлаждением до температуры 60 градусов и ниже. А гигант Zalman CNPS9700 LED способен на это даже на пониженных оборотах при питании от +5В, хотя в целом для нагрузки такого высокого уровня у Core 2 Extreme использовать пониженные обороты не рекомендуются даже для дорогих и самых продвинутых воздушных кулеров. Немного огорчил только «Бог войны» от Cooler Master, не совсем удачная конструкция и выбор материалов которого не позволила ему в полной мере обеспечить борьбу с Core 2 Extreme при небольшом разгоне. Зато порадовал старичок Zalman CNPS7000-Cu, у которого еще есть порох в пороховницах (и он лучше всех охладил плату вокруг сокета).
Впрочем, если мы перейдем на более реалистичную нагрузку центрального процессора (75% по S&M), то окажется, что все наши герои прекрасно справляются даже с немного разогнанным Core 2 Extreme, а без разгона этот процессор «по силам» данным кулерам (кроме Mars) и на существенно пониженных оборотах. То есть относительно тихое воздушное охлаждение экстремального процессора вполне возможно, хотя за это придется заплатить немалую цену.
Впрочем, если такой процессор использовать «в несвойственной ему манере» — загружая простой офисной или мультимедиа-работой на уровне не более 50% по S&M, то ситуация упрощается, и почти с любым из наших фигурантов можно использовать пониженные как минимум вдвое обороты вентилятора даже при небольшом разгоне.
В состоянии бездействия (режим Idle) температура ядра Core 2 опускается ниже 40 градусов при почти любом раскладе — за счет работы EIST. Интересно, что и здесь лучше всех охлаждает плату под процессором старенький Zalman CNPS7000-Cu, а Cooler Master Mars в этом оказывается не на высоте.
Испытания акустики
Измерения шума кулеров проводились при помощи шумомера ВШВ-003-М3 по опробованной нами ранее методике. Измерялся уровень звукового давления на расстоянии, эквивалентном 1 метру (согласно ГОСТ), взвешенный по спектральной кривой типа «А». Фоновый уровень тихой комнаты, согласно данному прибору, равнялся 20,5 дБА в процессе измерений, и физически измерения уровня звука (давления) проводились в диффузном поле на расстоянии 25 см от вентилятора кулера и пересчитывались на эквивалентное расстояние 1 метр вычитанием из них 12 дБ. Полученные нами таким способом результаты на самых низких уровнях шума (наиболее критичных для погрешности) почти не отличались от значений, указанных в спецификациях кулеров, а значения максимального шума ряда кулеров с неплохой точностью совпадают с ранее измеренным нами по другой нашей методике шумом этих же моделей кулеров. Что позволяет сделать вывод о корректности концепции примененного нами в данном случае подхода и получении вполне реальных цифр для уровня шума кулеров.
Результаты нынешних шумовых измерений приведены на диаграмме вместе с показаниями тахометра вентилятора.
Самым тихим, как и ожидалось, оказался Zalman CNPS9500 AT, работающий на 660 об./мин. К сожалению, в этом фактически бесшумном режиме он способен справиться разве что с «офисной» работой процессора. А безусловным фаворитом стал Zalman CNPS9700 LED, который даже на сильно пониженных и едва слышных оборотах (1300) своего 120-мм вентилятора демонстрирует очень достойный уровень охлаждения экстремального процессора в активной работе. Аутсайдерами по шумности охлаждения Core 2 Extreme из наших пяти фигурантов стали кулеры Cooler Master Mars и GlacialTech Igloo 5700 MC, но если последнему эти высокие обороты помогают достойно справляться с охлаждением Core 2 Extreme даже при разгоне и активной загрузке, то Mars выглядит не очень уверенно.
Заключение
Итак, несмотря на существенно снижение энергопотребления новейших интеловских настольных процессоров, требования к их охлаждающим системам отнюдь не ослабли. И это связано с тем, что максимально допустимая температура крышки этих процессоров снизилась до 60 градусов против примерно 70 градусов для Pentium. Таким образом, мощные кулеры, годами разрабатываемые для Pentium 4 и Pentium D, окажутся и теперь как нельзя, кстати, чтобы не допустить перегрева Core 2 выше критичных 60 градусов Цельсия. А об упрощении кулеров для Core 2 пока, видимо, придется забыть.
Наши испытания показывают, что новейшие и некоторые старые топовые кулеры вполне справляются с охлаждением до 60 градусов даже немного разогнанных экстремальных процессоров на ядре Conroe. То есть «запас» тепловой эффективности таких кулеров можно с успехом пустить на снижение шума охлаждающих систем до почти неслышного уровня. И современным лидером в этом вопросе заслуженно является новейший кулер Zalman CNPS9700 LED, который унаследовал лучшие черты от своего знаменитого предшественника и до сих пор весьма достойного кулера CNPS9500 LED/AT. И за свою эффективность Zalman CNPS9700 LED получает наш приз «За оригинальный дизайн».
Вместе с тем, оказывается, что не все продвинутые («экстремальные» и дорогие) кулеры способны эффективно охлаждать Core 2 Extreme. И примером не слишком удачного, хотя и весьма оригинального решения может служить кулер Mars от Cooler Master, который уступает более дешевому и простому по конструкции GlacialTech Igloo 5700 MC, а также старичку Zalman CNPS7000-Cu. Все же алюминий пока явно проигрывает меди в области «экстремальных» систем охлаждения современных настольных процессоров. И не обязательно читать этот обзор, чтобы в этом убедиться. ;)
Впрочем… В этом извечном споре все не так однозначно, и в следующей статье этого цикла вас ждут сюрпризы.
