Одним из аргументов в жарких спорах между поклонниками продукции AMD и Intel в последнее время стал фактор той самой жаркости. То есть одни утверждают (а другие с трудом пытаются опровергнуть), что последнее поколение процессоров AMD Athlon 64 имеет значительно меньшее энергопотребление и тепловыделение, чем последние же продукты конкурента в сегменте Desktop. Рискуя навлечь на себя немилость тех и других, мы сейчас не станем обсуждать, кто на самом деле прав ;). А поговорим, в частности, о том, что именно сулят простому пользователю преимущества от использования технологий энергосбережения в процессорах AMD K8 кроме, собственно, меньшей платы по электросчетчику. :) И очередным поводом для такого разговора стал выпуск именитым «Мастером по Кулерам» (компанией Cooler Master) новой модели кулера для платформы AMD — со звучным именем Susurro.
Мы уже не раз в наших публикациях обсуждали, в чем особенности и преимущества технологии энергосбережения AMD Cool'n'Quiet, применяемой в процессорах архитектуры AMD K8. Кратко ее суть в том, что на время бездействия процессора частота ядра Athlon 64 может понижаться вплоть до 1000 МГц с одновременным снижением питающего напряжения. В результате, если на полной частоте под нагрузкой такой процессор потребляет, скажем, 60-80 ватт, то при бездействии его тепловыделение падает до 10-20 ватт! Ключевым моментом здесь является то, что в AMD Cool'n'Quiet переключения процессора между режимами с разной частотой и напряжением питания происходят в нашем ощущении практически мгновенно (микросекундный масштаб), то есть если процессор ПК занят работой эпизодически (например, при работе в офисных программах, с графическими, аудио и видеоредакторами, при прослушивании музыки или просмотре видео, а также во многих играх), а не полное время, то в тех, пусть даже малых, миллисекундных промежутках времени, когда он бездействует, он переключается в экономичный режим. В результате, усредненное тепловыделение процессора становится пропорциональным проценту его загруженности работой. То есть если, скажем, при активной офисной работе процессор в среднем загружен где-то на 10%, а при работе с мультимедиа-контентом процентов на 20-30 (судя по измерениям загрузки CPU, усредненным за время прохождения соответствующих сценариев в пакете SYSmark 2004), то и средний нагрев процессора будет условно пропорционален этим процентам (строго говоря, при вычислении среднего тепловыделения следует учитывать не только начальную и конечную частоту ядра и напряжение питания, а также промежутки времени, в течение которых процессор находился в этих состояниях, но и то, что в первом приближении потребление процессора пропорционально квадрату тактовой частоты, а также есть и участки кристалла, где частота не понижается — контроллер памяти, системной шины и пр.).
В этих категориях рассуждений основная масса ПК бОльшую часть времени попросту бездействует, а значит, процессоры с современной энергосберегающей технологией (будь то AMD Cool'n'Quiet или Enhanced Intel SpeedStep Technology) выделяют значительно меньше тепла, чем при максимуме. Чтобы этот бонус воплотить не только в меньшие материальные затраты на электроэнергию, но и в простой человеческий комфорт — то есть уменьшить шумность работы компьютеров — многие производители уже давно стали оснащать свои модели кулеров специальными схемами, которые управляют скоростью вращения пропеллера от термодатчика — чем он холоднее, чем ниже скорость и издаваемый кулером шум. Действительно — зачем крутить крыльчатку на всю прыть, если для охлаждения процессора в бездействии или при слабой загрузке (см. выше) вполне достаточно лишь небольшой доли от полной (на полных оборотах) паспортной теплоотдачи кулера? Да и в BIOS материнских плат стали встраивать функции управления скоростью вращения кулера в зависимости от температуры.
Беда большинства кулеров с термодатчиками (в том числе, и так называемых боксовых кулеров) в том, что у них термистор расположен, как правило, на плате статора вентилятора и при этом измеряет температуру нагнетаемого в кулер воздуха (который, как правило, достаточно холодный). В результате вся идея терморегулировки оборотов нивелируется и сама регулировка становится не очень эффективной, что неоднократно отмечалось (см., например, статьи здесь, здесь и здесь). Гораздо правильнее было бы регулировать обороты в зависимости от температуры ядра процессора, что делается через BIOS ряда системных плат. Впрочем, это тоже не очень оптимальный подход, поскольку динамично меняющаяся температура ядра при неправильной характеристике регулирования заставит вентилятор часто «завывать», быстро меняя скорость вращения. Кроме того, если для схемы, размещенной в кулере, оказывается возможным менять обороты в несколько раз, то через BIOS материнских плат скорость проблематично уменьшить даже вдвое (как правило, материнская плата позволяет менять напряжение на пропеллере от +12 до +7 (реже +6) вольт), и шумность кулера от такого «полуизменения» падает не так уж кардинально (хотя на безрыбье и рак — птица). Более того, с кулерами, в которые уже встроена схема управления оборотами от термистора, регулировка напряжением от материнской платы зачастую просто проблематична (исключение — новый стандарт управления вентилятором по четырем проводам на платах под LGA775). В результате всего этого получаем типичную ситуацию, когда «низы хотят, а верхи не могут». :)
Проблему с кардинальным снижением шума охлаждающей системы CPU при малой загрузке вычислениями может решить кулер, где термодатчик измеряет температуру радиатора вблизи его основания: здесь температура и меняется не столь динамично (чтобы не было завываний) и хорошо отражает ситуацию с текущим, но усредненным тепловыделением процессора и, заодно, — эффективностью его охлаждения конкретным кулером в зависимости от температуры воздуха и других факторов. Да и скорость вращения вентилятора в этом случае удается менять более чем в два раза, обеспечивая очень существенное снижение шума при простоях процессора. Такой подход, разумеется, не новость. Например, еще в 2000 году (когда еще не было таких жарких процессоров ;)) я сделал электронную схему FAN Speed для управления скоростью вентилятора от термодатчика, измеряющего температуру именно радиатора кулера. И для меня все эти годы было крайне странно видеть, что большинство производителей кулеров продолжает лепить термодатчик «на воздух». Тем приятнее увидеть грамотный продукт от именитого производителя, который идею достижения тишины реализует в правильном направлении и добивается при этом отличных результатов.
Кулер Susurro и его характеристики
Susurro в переводе с латинского — это шепот, шуршание, шелест. Кстати, это название весьма популярно в латинофонных странах и, в частности, в Латинской Америке: там им называют различные «тихие и укромные местечки», где душа находит покой (не в том смысле ;)) и уют.
Кулер Susurro от Cooler Master для процессоров AMD K8
Информация о новом кулере Susurro сейчас помещена на заглавную страницу сайта Cooler Master, так что это гордость компании в данный момент. И вполне заслуженно — ведь достаточно компактный кулер для самых старших и даже будущих (включая Socket M2) двухъядерных и одноядерных процессоров AMD обеспечивает эффективное охлаждение с уровнем шума в работе от 16 дБА! Предназначен он, как уже сказано, для процессоров AMD с разъемами Socket 754/939/940/M2. Среди таких процессоров на упаковке отмечены AMD Athlon 64 X2 5000+ и выше, несуществующий Athlon 64 FX-59 (и выше), Athlon 64 4200+ и выше, модели AMD Sempron 3800+ и выше и все серии Opteron.
На коробке Susurro гордо и чуть ли не на каждой грани написано: The Spirit of Silence (Дух тишины), первое (в смысле — лучшее) в мире решение для AMD Dual Core (Socket M2) и Opteron CPU, специально оптимизированное для систем малой толщины, лучшее решение для Slim-систем.
Конструкция компактного, но увесистого (почти 700 грамм) радиатора Susurro достаточно примитивна и традиционна для современных продвинутых, но не очень дорогих кулеров — на толстое медное основание приварены тонкие пластины-ребра.
Причем в данном случае они ориентированя только в одном направлении — соответственно, и воздух из кулера выходит только с двух сторон по бокам кулера. Впрочем, производитель утверждает, что специальная «ступенчатая» форма ребер у основания способствует тому, что воздух выходит как по бокам, так и снизу, чтобы улучшить охлаждение периферии (см. схему).
Среди главных особенностей конструкции этого кулера можно отметить ультратихий 92-миллиметровый вентилятор на патентованном подшипнике скольжения с винтовой нарезкой (rifle bearing), который, по утверждениям производителя, обладает лучшими характеристиками по тишине (при сопоставимой долговечности), чем популярные подшипники качения (напомню, что к обычными подшипникам скольжения есть претензии по поводу недолговечности).
Другое прогрессивное решение — безрамочный вентилятор (сверху и по бокам — только тонкая проволочная решетка). В результате, кулер отлично подходит для slim-систем с ограниченной толщиной корпуса, где основной воздухозабор осуществляется не с фронтальной части, а с боков кулера (см. схему выше).
Меня несколько удивила надпись на вентиляторе — максимальный ток потребления у него составляет 0,83 ампера, что неожиданно много для тихоходных систем подобного класса (см. таблицу ниже). Впрочем, видимо в это значение включен и ток потребления встроенной схемой управления скоростью вращения от термодатчика.
Сама скорость вращения вентилятора регулируется (от 800 до 2800 об./мин.) встроенной схемой, управляемой от термистора, помещенного (внимание!) на радиаторе кулера вблизи его основания, а не на входящем потоке воздуха, как это обычно бывает в подобных случаях.
Это позволяет более грамотно и оптимально управлять скоростью вращения вентилятора, см. выше (регулировка по температуре нагнетаемого у в кулер воздуха часто вызывает немалые нарекания и не обеспечивает должной эффективности и тишины охлаждения). К сожалению, чувствительная головка термодатчика, как оказалось, касается не самого медного основания кулера (чтоб было бы наиболее правильно), а лишь тонкого ребра радиатора на расстоянии примерно 12 мм выше радиатора, то есть измеряет заведомо более низкую температуру. Будем надеяться, что схема управления, это учитывает. :)
Особенностью такой конструкции и исходно тихоходного вентилятора (менее 800 об./мин. при холодном радиаторе) является то, что при переходе процессора из режима малой загрузки (или бездействия) в режим высокой загрузки температура его кристалла сначала возрастает очень быстро (быстрее, чем со многими другими кулерами). Дело в том, что раскрутка вентилятора немного «запаздывает» по отношению к температуре кристалла, поскольку ориентируется на температуру даже не основания кулера, а тонкого ребра радиатора, которое нагревается с некоторым временным лагом относительно кристалла. Впрочем, благодаря массивному основанию радиатора это не опасно, то есть даже при минимальных оборотах и резком скачке загрузки процессора его кристалл никогда не успевает разогреваться до уровня, большего, чем последующее установившееся значение температуры при длительных тестах под этой нагрузкой (см., например, график динамики разогрева CPU на скриншоте десктопа ниже, снятом как раз для такого случая). В целом, такая динамика регулирования тоже играет на руку обеспечению максимальной тишины при вполне достаточной степени охлаждения.
Кстати, этот кулер защищен патентами в США, на Тайване и в Китае (Taiwan Patent No. 225599, American Patent No. 6,731,504 и PRC Patent No. ZL3201417.1). Больше фотографий этого интересного продукта можно посмотреть на сайте производителя.
Внутри коробки кулера — он сам с пластиковой защитной накладкой, руководство пользователя и тюбик с фирменной и относительно густой термопастой.
На мой взгляд, для процессоров AMD Athlon 64 с уже имеющимся хорошим хитспредером более предпочтительно было бы использование менее густой и ложащейся более тонким слоем термопасты (в том числе, чтобы ее излишки выдавливались из-под кулера под усилием прижима кулера к процессору).
Типа той, например, которой комплектуются Залманы. Это обеспечит более качественный прижим процессора к основанию кулера и улучшит отвод тепла.
Технические характеристики Susurro в сравнении с двумя другими участниками данного сравнения, также претендующими на малошумное охлаждение AMD Athlon 64, приведены в таблице.
| Модель | Cooler Master Susurro (RR-KCT-T9E1) | GlacialTech Igloo 7200 Light | Titan Vanessa S-type | |
|---|---|---|---|---|
| Поддерживаемые процессоры | AMD с разъемами Socket 754/939/940/M2 | AMD с разъемами Socket 754/939/940 | AMD Socket A/754/939/940/M2, Intel Socket 478 и LGA775 | |
| Тепловое сопротивление, °С/Вт | нет данных | нет данных | нет данных | |
| Вес, г | 685 | 398 | 550 | |
| Радиатор | ||||
| Размеры, куб. мм | 77x92x40 | 77х68х60 | 92x85x144 | |
| Материал | Медь 99,97% | Сплав на основе алюминия | Алюминиевые ребра + медное основание и три медных термотрубки | |
| Вентилятор | ||||
| Размеры, куб. мм | 92x92x25 (вес 75г) | 80х80х18 | 92x92x25 | |
| Подшипник | подшипник скольжения с винтовой нарезкой (патентованный Rifle bearing) | подшипник качения | один подшипник качения | |
| Скорость вращения, об./мин., ±10% | 800-2800 (управляется от термистора) | 1900 | 1200-2400 | |
| Максимальная производительность, CFM | нет данных | 29,20 | 21,96-46,14 | |
| Макс. давление воздуха | нет данных | 0,248" — H2O | 0,75-2,93 mmH2O | |
| Рабочее напряжение, В | 12 | 12 | 12 | |
| Потребляемый ток, А | 0,83 | 0,19 | 0,21 | |
| Уровень шума, дБА | 16 (давление звука на расстоянии 1м при средней нагрузке) | 20 | 20-29 | |
| Время жизни, тыс. часов | 50 | 50 | 50 | |
В характеристиках поражает, прежде всего, крайне низкий уровень заявленного шума от 16 дБА (даже могут возникнуть сомнения, как они его смогли гарантированно измерить, если фоновый уровень лучших тихих безэховых комнат составляет те же 16-17 дБА ;)). Впрочем, данный уровень шума обеспечивается, разумеется, только на самых малых оборотах вентилятора (около 800 об./мин., что тоже само по себе достаточно мало даже для подобных кулеров!), тогда как на более высоких оборотах кулер шумит заметно больше.
Испытания теплоотдачи
Чтобы не устраивать кутерьмы с результатами, вывешивая листинги размером с полторы страницы по каждому из параметров, :) мы решили в данном случае для сравнения с Susurro ограничиться лишь двумя характерными представителями тактики «бесшумного охлаждения» процессоров AMD: бюджетное решение с полностью алюминиевым (без меди) радиатором и тихоходным (но без встроенной регулировки оборотов) вентилятором представляет у нас популярный кулер GlacialTech Igloo 7200 Light,
Кулер GlacialTech Igloo 7200 Light.
а более дорогое, громоздкое и универсальное (в плане применимости к различным платформам) решение представляет достаточно свежий кулер Titan Vanessa S-type на термотрубках
Кулер Titan Vanessa S-type.
с «накладным» вентилятором и блоком (резистором) для ручного регулирования скорости вращения. В положении максимальных оборотов этого регулятора скорость вращения у данного экземпляра Ванессы составила 2800 об./мин., а в положении минимальных оборотов — около 2000 об./мин. Мы его и оттестировали только в последнем режиме (то есть на минимальной штатной скорости), поскольку хотим здесь получить меньше шума из ничего. ;)
Тесты проводились с процессором AMD Athlon 64 4000+ на материнской плате WinFast NF4SK8A8KRS производства Foxconn в стандартных режимах с безвентиляторной видеокартой от S3 на шине PCI.
Плата располагалась внутри стандартного (закрытого) корпуса middle-ATX (модель R202 Li от 3R System), в который встроен индикатор-измеритель трех дополнительных температур (один из термодатчиков мы располагали на между ребер радиатора процессорного кулера по возможности ближе к основанию, другие контролировали температуру окружающего воздуха — на «входе» в кулер вблизи его вентилятора и снаружи корпуса). «Входная» температура в процессе измерений поддерживалась на уровне 22 градусов Цельсия.
Для измерения температуры процессора и материнской платы использовались встроенные в них термодатчики, регистрация осуществлялась при помощи программ SuperStep (комплектная утилита платы) и S&M 1.7.6 (с одновременным мониторингом ряда других параметров системы, см. скриншот).
Нагрузка процессора вычислениями имитировалась в программе S&M для трех различных уровней загрузки: 100% (максимально возможный прогрев, практически не встречающийся в реальной работе), 75% (примерно соответствует ситуации при игре в 3D-шутеры) 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%), когда частота процессора всегда составляла 1000 МГц вместо положенных 2,4 ГГц.
Одновременно регистрировалась и скорость вращения вентилятора кулера — для соперников нашего героя она была по определению постоянна (2280 и 2000 об./мин. соответственно), а для кулера Susurro менялась в зависимости от степени нагрева/загрузки (см. диаграммы).
Начнем с наиболее жаркого случая 100% загрузки в S&M.
Да, кулер Susurro уступил здесь обоим соперникам (4 и 7 градусов соответственно), но не стоит сразу кричать «Ату его!». Вдумаемся — максимальная температура процессора даже при такой нереальной его загрузке не превысила вполне допустимых 65 градусов, оставив еще и некоторый запас на дополнительный разогрев. Зато скорость вращения вентилятора повысилась относительно минимального уровня весьма незначительно — лишь до 1360 об./мин. И кулер при этом работал очень тихо (см. ниже). Хотя если б пропеллер Susurro зажужжал на все свои 2800 об/мин., то кулер наверняка обогнал бы эти двух соперников. Но и перестал бы оправдывать свое название! То есть Susurro грамотно обеспечил системе именно то охлаждение, которое ей нужно в данный момент, и при этом даже лучше остудил материнскую плату, чем куда более быстрый GlacialTech Igloo 7200 Light.
Ситуация в «играх» (то есть при 75% загрузке) напоминает предыдущую с тем различием, что в этот раз Susurro еще больше уступил своим соперникам по температуре (6 и 8 градусов соответственно), но и этим его грех попрекать, потому что 51 градус процессора — это вполне нормально, зато скорость вращения вентилятора снизилась до почти неслышимых 770 об./мин.! Да и плата снова охлаждается лучше, чем с Igloo 7200 Light.
Якобы офисная работе (50% загрузки в S&M) продолжает добрую традицию бесшумной работы Susurro, а о температуре здесь можно совершенно не заботиться.
И, наконец, в режиме простоя вся разница между этими тремя кулерами определяется лишь температурой материнской платы неподалеку от процессора, которая для Susurro вполне достойная.
Испытания акустики
Измерения шума кулеров проводились при помощи стандартного гостированного (ГОСТ 17187-81) шумомера 1-го класса точности ВШВ-003-М3 отечественного производства и комплектного конденсаторного измерительного капсюля M-101.
Измерялся уровень звукового давления на расстоянии, эквивалентном 1 метру (согласно ГОСТ), взвешенный по спектральной кривой типа «А». Поскольку специальной безэховой акустической камерой для проведения данных измерений мы не располагали, а фоновый уровень нашей тихой комнаты согласно данному прибору равнялся 20-21 дБА в процессе измерений (что в некоторых случаях превышало ожидаемый уровень шума кулеров, см. спецификации выше; поверьте — 20 дБА это очень тихо на слух! :)), было решено поступить следующим образом. Физически измерения уровня звука (давления) проводились в ближнем (и диффузном) поле на расстоянии 25 см от поверхности вентилятора кулера (получаемые при этом значения с запасом и вполне разумной погрешностью измерений превышают фоновый уровень комнаты), а затем данные пересчитывались на эквивалентное расстояние 1 метр вычитанием из них 12 дБ. Масштабируемость результатов для уровня звука была дополнительно проверена измерениями на расстояниях 25, 50 и 100 см и подтвердила правомочность такого подхода. (Разумеется, все другие источники шума ПК, вентиляторы и винчестеры, во время таких испытаний были исключены.) Понятно, что данный подход имеет ряд подводных камней, однако, видимо, именно так поступают и сами производители кулеров, измеряя уровни в районе 16-20 дБА, поскольку иначе гарантированно зарегистрировать их было бы очень проблематично ;).
Измеренные нами данные по уровню звукового давления кулеров на эквивалентном расстоянии 1 метр не всегда можно в точности сравнивать со значениями, указываемыми в спецификациях кулеров, поскольку последние отражают измеренный несколькими микрофонами в полусферическом свободном поле уровень звуковой мощности, а не давления (для давления обычно показания немного выше, чем для мощности). (К слову, и в наших измерениях переключая прибор на свободное поле, мы получали показания на 1-1,5 дБА ниже!) Тем не менее, полученные нами результаты на самых низких уровнях шума (наиболее критичных для погрешности) отличаются от спецификаций кулеров всего на 2 дБА (в большую сторону), что позволяет сделать вывод о корректности концепции примененного нами в данном случае подхода и получении вполне реальных цифр для уровня шума кулеров. Результаты наших шумовых измерений приведены на следующей диаграмме вместе с показаниями тахометра вентилятора.
Первая очевидная закономерность — чем быстрее вращаем, тем больше шуму. :) И наоборот — почти пропорционально, малозависимо от кулера. ;) Всмотревшись в эти данные поглубже, приходим к выводу, что Cooler Master Susurro даже при 100-процентной загрузке процессора оставил далеко позади по бесшумности работы своих соперников: 24 дБА против 31-32 дБА — это впечатляет. Более того, уже при 75% загрузки (то есть в играх, уже не говоря об офисной работе) Susurro вполне хватает 800 об./мин., чтобы эффективно охладить весьма мощную систему на Athlon 64 4000+ и при этом издавать те самые практически неслышные 16-18 дБА, о которых говорится в его спецификациях. Тогда как его конкурентам, пусть даже работающим на минимальных штатных для себя оборотах, по бесшумности до него ой как далеко.
Справедливости ради, мы измерили шум Igloo 7200 Light и при оборотах, максимально пониженных до 1400 об./мин. при помощи BIOS материнской платы. Разница все еще чувствуется (18 дБА против 22 дБА), хотя эффективность охлаждения Igloo при этом резко падает. Для полноты картины мы искусственно разогрели Susurro, чтобы измерить его шум на полных 2800 оборотах в минуту. Результат не удивил — 45 дБА вполне соответствует мощным охлаждающим системам, но, как оказывается, так ли уж они необходимы в данном случае?
Заключение
Выводы не будут пространными: современные процессоры AMD Athlon 64, обладая достаточно высоким тепловыделением в максимуме, в реальной работе способны экономить значительную мощность, эффективно используя технологию AMD Cool'n'Quiet. И это не пустые рекламные слова, а реальность (данная нам в ощущениях и цифрах ;)). Однако чтобы от этой экономии была более ощутимая для нас польза, следует использовать правильные охлаждающие системы — нет нужды любыми средствами понижать «градус процессора» (понижать градус вообще не рекомендуется ;)). Можно просто поддерживать температуру процессора на приемлемом (допустимом спецификациями) уровне, но при этом не сотрясать впустую воздух безумно вращающимися пропеллерами, а ограничиться минимально достаточной скоростью вращения вентилятора процессорного кулера, регулируемого от «правильно взятой» температуры. И именно за это — то есть за то, что не мелет попусту воздух и обеспечивает беспрецедентно низкий уровень шума в реальной пользовательской работе при надлежащем уровне охлаждения, — мы с чистой совестью отдаем наш приз «За оригинальный дизайн» кулеру Susurro от компании Cooler Master. Он того заслужил!
И напоследок — пару ложек в бочку… Свою оригинальность компания Cooler Master оценивает недешево, прося за Susurro цену в районе 30-35 долларов. Впрочем, на мой взгляд, он того стоит. Ну а то, что не стоит непременно стремиться к максимальному охлаждению, и процессор в работе лучше оставлять всегда горячим почти «на пределе», обеспечивая тем самым меньший уровень шума, уже давно известно — этот подход уже несколько лет исповедует вездесущая Intel при проектировании систем охлаждения своих процессоров и корпусов нового стандарта и даже закладывая это во всевозможные спецификации. :) Так когда нам ждать четырехпроводных кулеров (и соответствующих материнских плат) для платформы AMD? ;)
Корпус 3R System R202 Li предоставлен компанией Икс-Ринг (X-Ring)
