هر چه پردازنده، کارت گرافیک و هارددیسک و همین‌طور سایر قطعات سیستم خنک‌تر کار کنند، بهتر است اما به نظرتان عملکرد پردازنده چه قدر تحت تأثیر دمای بالا افت می‌کند و چه قدر باید روی سیستم خنک‌کاری آبی یا هوایی هزینه کرد؟

تبلیغات ۷۲۰ در ۹۰

پردازنده‌های امروز، با دما بالا سازگار هستند

دوران پردازنده‌های پنتیوم و اثلون قدیمی گذشته که وقتی داغ می‌کردند، فرکانسشان پایین نمی‌آمد و در صورت بی‌توجهی به سادگی می‌سوختند و یا حداقل آسیب می‌دیدند. این روزها اغلب پردازنده‌ها فرکانس کاری متغیر دارند.

منظورم فقط دستاپ نیست، حتی در یک گوشی رده اول هم وقتی روشنایی صفحه 100 درصد باشد و یک بازی گرافیکی را اجرا کنیم، بدنه‌ی گوشی به خاطر گرمایی که تراشه‌ی مرکزی تولید کرده، داغ می‌شود و با افت فرکانس هسته‌های پردازنده‌ی اصلی و گرافیکی مواجه می‌شویم. حتی در برخی گوشی‌ها روشنایی هم به صورت خودکار پایین می‌آید تا وضعیت دمایی به حالت بهتری برگردد.

دما بالا عمر قطعات را کاهش می‌دهد و سرعت پردازنده‌ها را کم می‌کند.

در دستاپ و لپ‌تاپ، فرکانس کارکرد پردازنده‌ی اصلی و گرافیکی متغیر است و یکی از فاکتورهایی که روی فرکانس تأثیر می‌گذارد، دمای تراشه است. روی تراشه حسگرهای بسیار کوچکی وجود دارد که کار اندازه‌گیری دما را انجام می‌دهند؛ دما در کنار بار پردازشی، توان مصرفی، فرکانس و ولتاژ کاری به عنوان ورودی سیستم هوشمند کنترل فرکانس استفاده می‌شود. از این رو باید بررسی کنیم که دمای سیستم و قطعات آن چه قدر است.

بحث اورکلاک کردن هم با توجه به تغییرات محصولات جدی‌تر از قبل است و حتی عده‌ای با استفاده از نیتروژن مایع به دنبال رکوردهای جدید هستند.

2931

به هر حال هدف از نوشتن این مقاله اشاره‌ای به بررسی جالب تک‌اسپات است که به دقت مشغول بررسی دما و سرعت کلاک پردازنده شده و نتیجه‌ی جالبی گرفته است.

توربو بوست و مکانیزم اورکلاک خودکار با تاثیرپذیری از دما

در نسخه‌ی دوم توربو بوست اینتل که البته تکنولوژی مشابه ای‌ام‌دی یعنی Turbo Core هم به همین سبک عمل می‌کند، از 5 فاکتور استفاده می‌شود.

2931

5 ورودی برای اینکه پردازنده تصمیم بگیرد که سرعت کلاک در هر لحظه چه قدر باشد.

  • نوع بار پردازشی
  • تعداد هسته‌های فعال و درگیر پردازش
  • تخمینی از آمپر مصرفی
  • تخمینی از توان مصرفی
  • دمای پردازنده

موضوع این بررسی فقط عامل آخر است، دما. اگر هیچ محدودیتی در سیستم و پلن‌های توان مصرفی ویندوز اعمال نکرده باشیم، پردازنده تمام تلاش خود را می‌کند که در بالاترین فرکانس کاری ممکن کار کند. وقتی 2 هسته مشغول کار سنگین می‌شوند، سرعت کمی کاهش می‌یابد و وقتی تمام هسته‌ها به طور کامل درگیر باشند، سرعت کلاک باز هم کمتر می‌شود. اما همیشه دما یک عامل مهم است که ممکن است سرعت کلاک را به شدت محدود کند.

روشن است که وقتی پردازنده بیش از حد داغ شود، توربو بوست اورکلاک را کاهش می‌دهد تا وضعیت بهتر شود.

مرزی که اینتل برای عقب‌نشینی سرعت کلاک تعیین کرده، 100 درجه‌ی سانتی‌گراد است. به محض نزدیک شدن به این دما که آب را به جوش می‌آورد! پردازنده کندتر می‌شود.

کاهش عملکرد در چه حد است؟ بررسی یک Core i7-4790K

پرچم‌دار 4 هسته‌ای هسول رفرش پردازنده‌ای است که در حالت توربوبوست رکورد 4 گیگاهرتز را پشت سر می‌گذارد و به 4.5 گیگاهرتز نزدیک می‌شود. اما واقعاً Core i7-4790K در این سرعت کلاک بسیار بالا، خنک کار می‌کند؟

ابداً اینطور نیست. دمای کاری ممکن است از 30 درجه‌ی سانتی‌گراد تا 95 درجه‌ی سانتی‌گراد متغیر باشد. در این محدوده‌ی دمایی تقریباً عملکرد پردازنده ثابت است به این معنی که در بنچ‌مارک‌های مختلف اعداد تقریباً مشابهی برای حالت 30 درجه‌ی سانتی‌گراد و 95 درجه‌ی سانتی‌گراد به دست می‌آید.

مشکل از نقطه‌ای شروع می‌شود که به 100 درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسیم.

برای بررسی از پردازنده‌ی موردبحث به همراه کولینگ Gelid Silent Spirit Rev. 2 استفاده شده است. نرم‌افزار CoreTemp هم مأمور ثبت دماست.

نتیجه به این صورت است:

سرعت کلاک Core i7-4790K با افزایش دما

سرعت کلاک Core i7-4790K با افزایش دما

در نمودار فوق محور افقی درصد دفعاتی است که دمای پردازنده بالای 99 درجه‌ی سانتی‌گراد است و محور عمودی سرعت کلاک است. در 0 درصد، سرعت متوسط و مینیمم بسیار بالاست اما زمانی که بیش از 95 درصد دفعات، دما بالای 99 درجه‌ی سانتی‌گراد است، سرعت متوسط پردازنده به کمتر از 1800 مگاهرتز می‌رسد.

دمای زیر 95 درجه‌ی سانتی‌گراد به معنی عملکرد کامل است.

اما به حالت 30 درصد نگاه کنید، در این حالت فقط 0.1 گیگاهرتز از سرعت کلاک عادی پردازنده کاسته شده است. بنابراین زمانی که 30 درصد دفعات، دما بالای 99 درجه‌ی سانتی‌گراد باشد، پردازنده تقریباً سرعت کامل خود را دارد.

اما نتیجه‌گیری فوق را تک‌اسپات با اجرای یک بنچ‌مارک واقعی مثل Linpack آزموده است. ببینید:

بنچ‌مارک Core i7-4790K با افزایش دما

بنچ‌مارک Core i7-4790K با افزایش دما

نمودار فوق هم مشابه نمودار قبلی است با این تفاوت که محور عمودی توان خام محاسبات اعشاری پردازنده با واحد آن گیگافلاپس است. قدرت محاسبات خام Core i7-4790K حدود 190 گیگافلاپس است.

اما دو نتیجه‌گیری مهم:

باز هم می‌بینید که وقتی 30 درصد دفعات، دما از 99 درجه‌ی سانتی‌گراد فراتر رفته، عملکرد پردازنده حفظ شده است و کاهش محسوسی نداریم.

نتیجه‌ی بعدی این است که توان خام محاسباتی یا عملکرد پردازنده در بنچ‌مارک‌ها دقیقاً متناسب با متوسط سرعت کلاک است. ولیکن این جمله یک استثناء مهم دارد و آن به کش مربوط می‌شود.

 زمانی که بنچ‌مارک صرفاً محاسباتی نباشد و عملکرد کش، رم و چیپ‌ست مهم شود، دیگر نمی‌توان روی متوسط سرعت کلاک پردازنده به عنوان فاکتور اصلی تمرکز کرد.

آیا فن و هیت‌سینک اصلی اینتل و ای‌ام‌دی کافی است؟

در بخش قبلی دیدیم که سرعت کلاک و عملکرد کلی پردازنده بسیار خوب است و با افزایش دما به سرعت کاهش پیدا نمی‌کند. اما سوال، مرز 100 درجه‌ی سانتی‌گراد با فن و هیت‌سینک ارزان و کوچکی که اینتل و ای‌ام‌دی در بسته‌بندی محصول قرار می‌دهند، شکسته نمی‌شود؟

آیا به خنک‌کاری بهتری نیاز داریم یا نه؟ در لپ‌تاپ چطور، به کول‌پد نیاز داریم؟

برای دریافتن پاسخ سوال فوق یک بار دیگر آزمون تکرار شده با این تفاوت که از خنک‌کاری ساده و ابتدایی اینتل و یک مدل 20 دلاری ارزان به اسم Cooler Master Hyper TX3 استفاده شده است.

Core i7-4790K با یک سیستم خنک‌کاری ارزان Hyper TX3 کولرمستر

Core i7-4790K با یک سیستم خنک‌کاری ارزان Hyper TX3 کولرمستر

مادربورد Asus Z97 Sabertooth Mark II در کیسی به اسم Define R4 قرار گرفته و پردازنده بررسی شده است. نتیجه را ببینید:

دمای Core i7-4790K با یک سیستم خنک‌کاری ارزان

دمای Core i7-4790K با یک سیستم خنک‌کاری ارزان

در طول اجرای Linpack دمای پردازنده مرتباً بالا و پایین می‌رود اما جالب است که حتی یک کولینگ ارزان 20 دلاری هم بهتر از خنک‌کاری اینتل عمل می‌کند.

 اختلاف دما در این دو حالت حدود 20 الی 25 درجه‌ی سانتی‌گراد است. به همین علت است که به شخصه همیشه پردازنده‌های رده اول را با کولینگ‌های ارزان 50 60 هزار تومانی روی مادربورد قرار می‌دهم.

اما پاسخ سوال فوق، عملکرد چه قدر متفاوت است؟

بنچ‌مارک Core i7-4790K با یک سیستم خنک‌کاری ارزان

بنچ‌مارک Core i7-4790K با یک سیستم خنک‌کاری ارزان

تفاوت در Linpack حدوداً 2.5 درصد است که دقیقاً مطابق با نمودارهای قبلی است.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری کلی

پردازنده‌های اینتل و مخصوصاً رده‌اول‌ها مشکلی با دمای کارکرد بسیار بالا در حد 100 درجه‌ی سانتی‌گراد ندارند. مشکل زمانی جدی است که پردازنده بیش از 20 درصد زمان را در دمای بالاتر از 99 درجه‌ی سانتی‌گراد سپری کند.

  • اضافه کردن یک کولینگ ابتدایی که حتی کمتر از 50 هزار تومان قیمت دارد، دمای کاری را حدود 20 الی 25 درجه‌ی سانتی‌گراد کاهش می‌دهد. این کاهش دما علاوه بر افزایش کارایی در حد 2 3 درصد، عمر پردازنده را بهبود می‌بخشد.

دقت کنید که بهتر است از سیستم‌های خنک‌کاری عمودی استفاده کنید که Hyper TX3 کولرمستر یک نمونه‌ی ارزان آن است. گاهی فن و هیت‌سینک اصلی اینتل و سیستم‌های افقی، با وزش باد داغ به رم و قطعات روی مادربورد، عمر این قطعات را هم کاهش می‌دهند و گاهی گردش هوا آن قدر کم است که سیستم خنک‌کاری با جریان هوای عمودی، می‌تواند مدار رگولاتور اطراف پردازنده را خنک‌تر کند!

  • نکته‌ی آخر اینکه مراقب باشید برای یک i3 دو هسته‌ای و کم‌مصرف و همین‌طور مدل‌های معمولی i5 اقدام به خرید یک کولینگ گران‌قیمت نکنید!
Core i7-4790K با فن و هیت‌سینک استوک اینتل

Core i7-4790K با فن و هیت‌سینک استوک اینتل

این برداشت ساده که هر چه خنک‌تر … بهتر! کاملاً اشتباه است. پردازنده‌های اینتل و ای‌ام‌دی برای کارکرد در دمای بالا بهینه شده‌اند و نباید در خنک کردن آنها زیاده‌روی کرد. به جای این کار تهیه مدل‌های سریع‌تر، مادربورد، رم، کارت گرافیک و هارددیسک بهتر، توصیه می‌شود.