마이크로프로세서 냉각 개선. 계획, 설명

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마이크로 프로세서의 향상된 냉각. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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최근에는 마이크로프로세서를 "오버클럭"하는 방식, 즉 제조업체가 규정한 것보다 더 높은 클록 주파수에서 작동하는 방식이 널리 보급되었습니다. 이는 프로세서의 풍부한 기술적 능력에 기반을 두고 있으며 종종 (마더보드 칩이 허용하는 경우) 완전히 정당화됩니다. 또한 빠른 프로세서는 느린 아날로그보다 훨씬 더 많은 비용이 듭니다. 그러나 클록 주파수를 높이는 데 가장 큰 장애물 중 하나는 프로세서의 불가피한 과열이며, 이로 인해 향상된 열 방출이 필요합니다.

우선, 클럭 주파수가 증가함에 따라 마이크로프로세서의 온도가 상승하는 이유와 이로 인해 어떤 문제가 발생하는지 알아 보겠습니다.

프로세서가 전원 공급 장치에서 소비하고 주변 공간으로 열로 방출되는 전력은 정적 및 동적이라는 두 가지 구성 요소로 구성됩니다. 전력의 정적 부분은 안정된 위치에 있는 논리 요소에 의해 소비됩니다. 일반적으로 요소의 상태(논리 0 또는 1)에 따라 다르지만 프로세서에는 수백만 개의 요소가 있으므로 평균적으로 일정하게 유지됩니다.

동적 전력은 논리 요소를 한 상태에서 다른 상태로 전송하는 데 소비됩니다. 이때, 소자를 구성하는 트랜지스터가 개폐되고, 접합부와 연결회로의 용량이 재충전되는 등 단기적으로 전력 소모가 증가하는 과정이 발생한다. 각 스위칭마다 일정 부분의 전기 에너지가 소비된다고 가정할 수 있습니다. 요소가 전환되는 주파수가 높을수록 단위 시간당 소비되는 부분이 많아지고 전력 손실도 커집니다.

동적 전력과 정적 전력의 비율은 다양한 유형의 논리 요소에 대해 동일하지 않습니다. 예를 들어, 오늘날 가장 빠른 ECL(이미터 결합 논리) 요소에는 사실상 동적 구성 요소가 없으며 전력 소비는 주파수와 거의 독립적입니다. 반면에 CMOS 구조 요소는 정적 모드에서 에너지를 거의 소비하지 않습니다. 모든 전력 소비는 동적이며 스위칭 주파수에 정비례합니다. 다른 유형의 논리는 중간 위치를 차지합니다. 마이크로프로세서를 포함한 모든 LSI에는 때로는 다양한 유형의 많은 요소가 포함되어 있으며 방출되는 열 에너지의 양은 항상 작동(클럭) 주파수에 따라 어느 정도 달라지며 증가함에 따라 증가합니다.

알려진 바와 같이, 발열 시스템의 과열, 즉 표면과 환경 사이의 온도 차이는 소비되는 전력에 비례합니다. 마이크로프로세서 개발자와 제조업체는 이를 최대 허용 클록 주파수를 결정하는 요소 중 하나로 고려합니다. 클럭 주파수가 증가하면 마이크로프로세서의 온도도 필연적으로 증가합니다. 사소한 "연소"(초소형 회로의 완전한 고장)를 무시하더라도 과열은 매우 불쾌한 결과를 초래합니다.

온도가 상승함에 따라 논리소자의 내노이즈 특성이 저하됩니다. 이는 개방형 트랜지스터의 저항이 증가하고 닫힌 트랜지스터의 저항이 감소하기 때문에 발생합니다. 결과적으로 논리 1과 0의 레벨이 가까워지고 상온에서 소자를 전환하기에 충분하지 않은 진폭의 간섭이 위험해집니다. 요소가 계속 작동하더라도 고장 확률이 급격히 증가하는 특정 임계 온도가 있다는 것이 입증되었습니다(예: 10-15 h-1에서 10-7 h-1 정도의 값). 작동합니다. 7,5만 개의 트랜지스터를 포함하는 펜티엄 II 프로세서의 경우 이는 거의 매시간 오류가 발생한다는 것을 의미합니다.

오류는 때때로 눈에 띄지 않게 진행되어 계산 결과의 한 자릿수만 손상시키는 경우가 있습니다. 더 위험한 경우에는 제어 컴퓨터가 관리 개체에 잘못된 명령을 내리는 결과를 낳습니다. 결함으로 인해 실행 중인 프로그램의 점프 명령이 손상되면 일반적으로 컴퓨터가 멈추고 의미 없는 일련의 명령이 실행됩니다. 동결은 가장 많이 로드된 프로세서 요소의 열 분해와도 관련될 수 있습니다. 이러한 고장은 일반적으로 되돌릴 수 있으며 꺼진 상태에서 냉각한 후 컴퓨터 성능이 복원됩니다.

내 경험에 따르면(AMD 5x86/133, 160MHz로 오버클럭됨) 팬이 실수로 꺼졌을 때 41시간 동안 작업한 후 프로세서가 멈췄지만 팬을 켠 후 모든 것이 원래 상태로 돌아왔다고 말할 수 있습니다. 정상. 측정(일반 온도계 사용) 결과 프로세서는 표면 온도가 40° 이상일 때 얼기 시작했고 XNUMX°에서 정상적으로 작동하는 것으로 나타났습니다.

따라서 마이크로프로세서의 과열로 인해 작동 오작동의 강도가 증가하고 심지어 고장이 발생할 수도 있습니다. 프로세서를 더 높은 클럭 속도로 오버클럭하려고 할 때 이 모든 것을 잘 이해하고 고려해야 합니다. 주요 결론은 이것이다. 증가된 열량을 제거하고 프로세서를 임계 온도 이하로 냉각시키는 데 주의를 기울여야 합니다.

냉각을 위해 표면이 충분히 큰 금속판인 방열판이 사용됩니다. 불행하게도 방열판의 효율은 면적에 비례하여 증가하지 않습니다. 방열판 표면에 팬을 불어넣으면 증가합니다. 현대 컴퓨터에 사용되는 대부분의 프로세서는 방열판(cool이라는 단어에서 "쿨러"라고 함)과 함께 작동하도록 설계되었으며, 방열판 없이는 작동이 금지되어 있습니다. 따라서 우리는 이 장치의 효율성을 높이는 것에 대해서만 이야기할 수 있습니다.

다행스럽게도(혹은 불행하게도) 예비금이 있습니다. 표면이 고르지 않기 때문에 표준 방열판은 마이크로프로세서 케이스에 꼭 맞지 않으며 그 사이에 공기층이 남아 열 전달을 방지합니다. 층의 열 저항(층 경계의 온도 차이와 전달된 열전력 사이의 소위 비례 계수(와트당 각도로 측정))는 층을 더 얇게 만들고 다음과 같은 물질로 채워서 줄일 수 있습니다. 열을 잘 전달합니다. 첫 번째는 접촉 표면을 연삭하고 두 번째는 특수 페이스트로 윤활 처리하여 달성됩니다.

목표를 달성하려면 약간의 노력이 필요합니다. 평평한 표면에 사포를 놓고(유리판을 사용하는 것이 좋습니다)... 기계유로 잘 적셔 펴준 후 방열판 표면을 닦아줍니다. 프로세서에 인접해 있습니다. 이 작업은 원을 그리며 누르지 않고 계속해서 오일을 추가하고 부품을 이렇게 돌려야 합니다. 전체 열 접촉 표면이 고르게 샌딩되도록 합니다. 거친 사포로 시작하여 점차적으로 더 고운 사포("XNUMX"까지)로 이동해야 합니다. 표면이 균일하게 무광택 거울이 되면 샌딩을 중단하고 열전도 페이스트를 바르십시오.

KPT-8 페이스트는 때때로 판매되는 경우가 있지만 이는 거의 발생하지 않으며 모든 곳에서 발생하는 것은 아닙니다. 그것이 없다면 즉석에서 수단을 사용하여 해결할 수 있습니다. 모든 액체 중에서 수은은 열전도율이 가장 높지만 증기의 독성, 전기 전도성 및 높은 화학적 활성으로 인해 사용해서는 안됩니다. 그 다음에는 물(열전도도 0,648W/mrad)이 따르지만 전기 전도성이 있어 빠르게 증발합니다. 비건성 액체 중에서 열전도도는 글리세린(0,283 W/mrad.)에서 최대입니다. 또한 온도가 증가하면 증가합니다(다른 액체의 경우 감소합니다).

약간의 글리세린에 알루미늄 분말의 두 배 정도를 첨가하십시오. 이 혼합물을 잘 갈아서 저어 균일하고 점성이 있는 은색 페이스트를 만듭니다. 끈적거리고 번지기 쉬워야 하지만 모양이 유지되고 퍼지지 않아야 합니다. 이 페이스트는 전기를 전도하지 않습니다. 하지만 여전히 컴퓨터 보드나 마이크로회로 핀에 닿는 것은 피해야 합니다. 브러시를 사용하여 프로세서와 방열판의 접촉 표면에 소량의 핀을 바릅니다. 어떤 사람들은 페이스트가 열전도성이 있다고 순진하게 믿고 더 많이 펴려고 합니다. 더 두껍게 발라야 해요. 그 반대는 적을수록 좋습니다. 층은 가능한 한 얇고 양면을 고르게 덮어 공기를 대체하고 모든 불규칙성을 채우는 것이 필요합니다.

방열판을 프로세서에 조심스럽게 설치하고 살짝 움직여(그렇지 않게) 틈에 남아 있는 공기와 과도한 페이스트를 제거합니다. 그 위에 방열판과 팬을 부착하고 연결하는 것을 잊지 마세요. 이제 모든 것이 준비되었습니다. 확인하려면 문제 해결사 시스템에서 프로세서 테스트를 몇 시간 동안 실행하고 오류가 발견되지 않으면 조용히 작업하면 됩니다.

저자: I. Korznikov, 예카테린부르크

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전통적으로 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛, 감칠맛의 다섯 가지 주요 맛이 있습니다. 처음 네 가지 맛은 유럽 문화의 특징이고 마지막 맛은 아시아 문화의 특징입니다. 우마미는 간장, 액젓과 같은 발효 및 숙성 식품이 만들어내는 미각입니다. 각 맛에 대해 혀의 특정 영역이 책임이 있습니다. 특히, 우리는 그 끝으로 단맛을 감지합니다. 지방의 경우 과학자들은 사람들이 맛이 아니라 질감을 느낀다고 생각했습니다.

미국 연구자들은 이 주장을 반박했습니다. 실험 참가자에게는 세 개의 컵이 제공되었으며 그 중 하나에는 소량의 지방산이 포함된 용액이 들어 있었습니다. 다른 두 개는 질감이 비슷하지만 지방이 추가되지 않은 액체로 채워졌습니다. 사람들은 컵을 선택해야 했고 그 내용은 나머지와 맛이 달랐습니다. 그들은 실험 조건에 따라 용액의 모양과 냄새를 평가할 수 없었음에도 불구하고 성공했습니다. 이것은 지방의 인식을 담당하는 미뢰가 있음을 시사합니다. 그러나 그들이 언어로 어디에 있는지는 아직 알려지지 않았습니다.

실험 참가자 중 일부는 CD36 단백질의 생산 감소를 유발하는 유전자의 운반자였습니다. 그러한 사람들은 지방의 맛에 8 배 덜 민감한 것으로 나타났습니다. 과학자들은 CD36의 수가 유전자뿐만 아니라 식단의 영향을 받는다고 생각합니다. 지방이 많은 음식을 많이 먹는 사람들의 경우 단백질 생산이 점차 감소합니다. 결과적으로 사람은 이전과 같은 즐거움을 얻기 위해 더 많은 기름진 음식을 먹어야합니다. 이 악순환이 체중 증가로 이어집니다.

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