Компьютеры
16 ноября 2002, 00:33

Испытания нового концепт-кулера Intel для Pentium 4

Обзор и детальные тесты нового боксового кулера от Intel для новейших процессоров Pentium 4 с частотой 3,06 ГГц.

На прошедших в сентябре и октябре Форумах Intel для разработчиков (IDF, см., например, www.ferra.ru/online/system/20617 и www.ferra.ru/online/system/20673) подробно рассматривались новые концепции Intel по охлаждению высокопроизводительных настольных персональных компьютеров (детали можно прочесть на www.ferra.ru/online/supply/20793). В частности, это было вызвано необходимостью удовлетворить повышенные требования к охлаждению систем на базе новейших процессоров Intel Pentium 4 с частотой 3,06 ГГц (см. www.ferra.ru/online/supply/21320). Одним из ключевых компонентов продвигаемой Intel концепции охлаждения является новый кулер для процессоров Pentium 4, который обладает существенно улучшенными характеристиками теплоотдачи.

CoolerNew

Новый боксовый кулер Intel для процессоров Pentium 4 с частотой от 3,06 ГГц.

Поскольку боксовые кулеры от Intel всегда получались весьма продвинутыми и заслуженно пользовались популярностью (иногда их использовали даже для охлаждения процессоров AMD), интерес к новому боксовому кулеру Intel, безусловно, повышенный. Кроме того, предыдущий боксовый кулер для Pentium 4 (применяемый с процессорами вплоть до частоты ядра 2,80 ГГц) оказался лучше многих аналогов, в частности, благодаря хорошей теплоотдаче, высокой надежности, низкому уровню шума и встроенной возможности самостоятельно регулировать свои обороты от термодатчика, измеряющего температуру воздуха над кулером. Поэтому идущий ему на смену продукт заслуживает более детального рассмотрения, чем большинство кулеров других производителей. Наконец, этот новый кулер Intel оказался в нашей лаборатории, и мы решили посвятить подробным практическим испытаниям нового кулера Intel целую статью - оно того явно заслуживает J.

CoolerBack_withCPU

Новый кулер Intel для процессоров Pentium 4 с частотой от 3,06 ГГц (обратная сторона в сравнении с процессором).

Дизайн нового кулера Intel кардинально изменился по сравнению с предшественниками. Теперь лопасти расположены по кругу (сам кулер имеет форму, близкую к эллипсу, причем у Intel есть свой патент на подобное «турбинное» расположение ребер, хотя идея и не нова - вспомните хотя бы знаменитый в прошлом GoldenOrb от ThermalTake), а в центре расположен массивный медный сердечник, по диаметру равный стороне квадрата металлической крышки на процессоре (Thermal HeatSpreader), см. фото выше и ниже. Ребра радиатора имеют оригинальную изогнутую в трех измерениях форму с изломом к низу, что, по мнению разработчиков, должно способствовать оптимизации потока воздуха сквозь радиатор и формировать комбинированный ламинарно-турбулентный поток, улучшающий вентилируемость (способность вентилирующего воздуха наиболее эффективно отводить тепло от поверхности металла) и, значит, теплоотдачу кулера (подробности см. на www.ferra.ru/online/supply/20793). Кратко: тонкий приповерхностный турбулентный слой воздуха эффективно нагревается поверхностью металла радиатора, а ламинарная часть остального потока быстро и оптимально отводит нагретый воздух наружу. При этом нет необходимости сильно повышать воздухопоток увеличением скорости оборотов вентилятора (и его шум при этом). А увеличенная траектория отвода тепла и лучшая конвекция за счет максимизации числа и поверхности ребер и использования центральной медной части улучшает общую эффективность теплоотвода.

CoolerBack

Новый кулер от Intel: обратная сторона.

Среди изменений нужно отметить также больший размер вентилятора, увеличенную площадь его лопастей, оптимизацию угла их наклона, формы (аэродинамики) и числа лопастей вентилятора. Усовершенствованный вентилятор отличается от предшественников перекрывающимися лопастями вентилятора (кстати, их 8, а не 5, 7, 9 или 11, как у большинства остальных кулеров). Из дополнительных «заслуг» нового кулера можно отметить более эффективное охлаждение других компонентов системы воздухом от этого кулера (по кругу), в частности, импульсные стабилизаторы питания процессора согласно новой спецификации Intel FMB2 (Flexible MotherBoard) к проектированию семейств универсальных системных плат ПК.

CoolerLabel

Вертилятор нового кулера Intel.

Обещался также существенно более низкий акустический шум при той же скорости вращения вентилятора, поскольку заявлено, что воздухопоток у нового вентилятора увеличен вдвое при том же уровне шумов (см. слайд в статье www.ferra.ru/online/supply/20793). Хотя на практике оказалось, что шум, производимый новым кулером в работе, не столь уж и мал. Например, кулер референс-дизайна Intel, попавший к нам на испытания, оказался, во-первых, без датчика числа оборотов (в отличие от предшественников; возможно, это исправят в серийных моделях), а во-вторых, шумел существенно больше, чем предыдущий боксовый кулер. И это сильно меня разочаровало, поскольку предыдущий боксовый кулер Intel я любил во многом именно благодаря его очень тихой работе (при вполне достаточной эффективности теплоотвода), а новый кулер при его улучшенном радиаторе и большем по размеру вентиляторе вполне мог бы обеспечить хорошее охлаждение на меньшем числе оборотов.

С другой стороны, борьба с шумом вентиляторов - еще одно направление в деятельности Intel. Поскольку пару лет назад мы уже писали большой концептуальный обзор по шумности компьютеров и методам борьбы с ними как в отдельных отраслях индустрии, так и силами самих пользователей («Мертвые с косами и тишина» части 1 и 2, www.ferra.ru/online/system/5961) и даже предлагали специальную небольшую аппаратную приставку FANSpeed (www.fanspeed.chat.ru), подключаемую прямо к системной плате и позволяющую плавно и безопасно регулировать скорость вращения любых вентиляторов в системном блоке в зависимости от температуры критических частей ПК, в результате чего удавалось существенно снижать шум работы компьютеров, даже оснащенных «ревущими» кулерами, то сейчас просто скажем, что Intel также использует похожие подходы в своих новых системных платах. В частности, плата Intel D850EMV2, на которой мы тестировали процессор Pentium 4 с частотой 3,06 ГГц, оснащена в BIOS Setup опцией управления скоростью вентиляторов (см. фото), позволяющей снижать их скорость в зависимости от температуры материнской платы. Похожие функции есть и на платах других производителей.

FANspeedControl_Intel

Настройка системы управления вращением вентиляторов в BIOS Setup платы Intel D850EMV2. 

Помимо немалого производимого шума, еще одним разочарованием от нового боксового кулера Intel стало то, что его механизм крепления не очень удобен. Описывать словами те неудобства, с которыми сталкиваешься при креплении кулера к плате, не очень показательно - нужно самому это попробовать. После нескольких «подходов» мне удалось выработать некоторую более ли менее безболезненную методику его одевания и снятия, но все же эти процедуры существенно более неудобны, чем у его предшественника. Особенно затруднено снятие уже установленного кулера - для этого требуется тонкой отверткой поддевать пластмассовые защелки, что в корпусе далеко не просто сделать - и иногда приходится вынимать плату из корпуса. Впрочем, это не проблема для крупных производителей ПК, одевающих кулер «раз и навсегда» J.

CoolerOnBoard

Новый боксовый кулер Intel для процессоров Pentium 4: крепление на плате.

Новый кулер немного выше предшественника, и его вентилятор расположен фактически без защитного кожуха. Лишь тонкая пластмассовая рамочка, шатко одеваемая сверху на кулер (на фото выше), создает видимость защиты «шаловливых ручонок» от бешено вращающихся лопастей мощного вентилятора. Если раньше случайно задеть вращающиеся лопасти было почти невозможно (они были утоплены в мощный защитный кожух), то сейчас - «как два байта переслать». Берегите ваши пальчики J.

CoolerProtection

Защита вентилятора нового кулера Intel.

Поскольку над разработчиками довлела, в частности, необходимость создать достаточно дешевый продукт, то некоторые из перечисленных выше недостатков обусловлены именно желанием сохранить стоимость нового кулера на уровне предшественника. А это, в частности, привело к отказу от датчика вращения, встроенной системы регулировки оборотов и упрощенной конструкции пластмассовых частей (крепления и защиты). За все приходится чем-то платить L.

Paste

Термопаста из комплекта нового кулера Intel.

Но хватит о недостатках. Переходим к достоинствам и практическим испытаниям теплоотдачи нового кулера. Безусловно, одним из главных моментов при использовании кулеров является употребление грамотного термоинтерфейса между радиатором и процессором. Подробно об использовании термопаст и термопрокладок вы можете почитать, например, в нашем прошлогоднем тестовом обзоре (www.ferra.ru/online/supply/13736). Если прежний боксовый кулер Intel для Pentium 4 оснащался специальной мягкой прокладкой из фольги, покрытой тонким слоем графита для лучшего взаимоприлегания поверхностей процессора и радиатора (на фото ниже), а еще раньше, в кулерах для Pentium II использовалась просто графитовая прокладка толщиной несколько сотен микрон, то сейчас (наконец-то) Intel прилагает тюбик специальной термопасты - действительно, использовать хорошо отполированный медный сердечник с прокладкой было бы глупо. Хотя, если честно, я всегда тщательно отдирал ту фольгу с прежних кулеров Intel и использовал вместо нее термопасту, из-за чего теплоотдача кулеров заметно повышалась.

CoolerOldBack

Старый боксовый кулер Intel для процессоров Pentium 4 с частотой до 2,80 ГГц (обратная сторона с термофольгой).

Практические тесты теплоотдачи нового кулера я проводил на материнской плате ASUS P4PE (на чипсете i845PE) с процессором Pentium 4, работающим на частоте 3,06 ГГц при напряжении питания VID=1,55 В (см. скриншот).

WCPUid

Процессор для наших испытаний кулеров Intel.

В качестве соперника ему служил прежний боксовый кулер Intel (см. фото ниже), правда, для выравнивания шансов у последнего тщательно удалялась термофольга, а гладкая поверхность радиатора под ней смазывалась той же термопастой.

CoolerOld

Старый боксовый кулер Intel для процессоров Pentium 4 для наших испытаний.

Для одновременного измерения температуры процессора и других текущих параметров мониторинга использовалась программа MotherBoard Monitor версии 5.2.

MBM52

Окно мониторинга пограммы MotherBoard Monitor версии 5.2.

В процессе работы различных задач под Windows XP с частотой раз в секунду программа MBM 5.2 регистрировала в автоматическом режиме несколько важных для нас параметров:

1. Температуру процессора (по термодиоду)
2. Температуру воздуха в непосредственной близости от радиатора процессора (по внешнему термистору)
3. Температуру материнской платы (по встроенному термистору)
4. Текущую загрузку процессора работой
5. Текущее напряжение питания ядра
6. Дату, время и частоту процессора

Для большей объективности и полноты информации мы провели сравнение нагрева процессоров с двумя кулерами при различный вариантах нагрузки (в различных пользовательских задачах):

  1. При типичной офисной работе (тест Office Productivity SYSmark 2002)
  2. При работе web-дизайнера (тест Internet Content Creation SYSmark 2002)
  3. При кодировании видео MPEG4 кодеком DivX 5.02
  4. При выполнении профессиональных инженерных 3D-расчетов в пакете SPEC viewperf v7.0
  5. При игре в Serious Sam SE Demo
  6. При игре в Unreal Tournament 2003 Demo
  7. При экстремальной загрузке процессора программой BurnP6 (из пакета CPUburn 4)
  8. При раскладывании пасьянса J (типичное бездействие компьютера и пользователя ;)

Температура окружающего воздуха во время наших экспериментов была примерно постоянна (я старался), таковой же оставалась и температура материнской платы (29-30 С), поэтому мы ее приводить на графиках не будем. Гораздо показательнее температура воздуха вблизи радиатора кулера (по ней можно судить о температуре разогретого воздуха, выходящего из кулера). Одновременное измерение степени загрузки работой процессора (CPU utilization) и текущего напряжения питания ядра (оно отражает текущий потребляемый процессором ток, то есть ту же загрузку CPU) позволит получить дополнительную полезную информацию для анализа нагрева и теплоотдачи кулеров.

Результаты наших измерений показаны на графиках (кликайте на них, чтобы увеличить), а наиболее важные результаты сведены в краткой таблице.

Таблица 1. Температура процессора Pentium 4 3,06 ГГц с разными кулерами Intel в различных задачах.  

Нагрузка процессораНовый кулер, CСтарый кулер, C Среднее напряжение на ядре, вольт, по MBM 5.2 Средняя загрузка процессора во время теста, %
«Бездействие» (и раскладывание пасьянса)3940-411,620-1
При типичной офисной работе (тест Office Productivity SYSmark 2002)39-4641-471,62-1,5314
При работе web-дизайнера (тест Internet Content Creation SYSmark 2002)39-5140-511,62-1,5016
При кодировании видео MPEG4 кодеком DivX 5.0252551,52100
В профессиональных инженерных 3D-расчетах (по SPEC viewperf v7)50-5153-541,5498
При игре в Unreal Tournament 200351541,5395
При игре в Serious Sam SE51551,53/1,52100
При экстремальной загрузке процессора программой BurnP653581,50/1,48100

Поскольку многочисленные эксперименты показали, что при постоянной нагрузке система «процессор-кулер» выходит на стабильный терморежим (с примерно постоянной температурой процессора) примерно за 5-10 минут, то слишком длительные измерения (30-60 минут при постоянной нагрузке) просто лишены большого смысла, и об эффективности кулера вполне можно судить по 15-20-минутным измерениям на постоянной нагрузке.

OfficeProductivity

Нагрев, загрузка и напряжение питания процессора Pentium 4 с разными кулерами Intel при типичной офисной работе (тест Office Productivity SYSmark 2002).

Характер типичной офисной работы предполагает небольшую интенсивность загрузки процессора задачами. Да и сам процессор Pentium 4 3,06 ГГц настолько мощен, что выполняет любую прихоть «офисантки» за доли секунды. Отсюда достаточно низкая усредненная за все время теста загрузка процессора работой (около 14%) и, как следствие, типичная температура процессора за все время теста редко превышает 45 градусов во время кратковременных (около минуты) всплесков активных вычислений, большую часть времени оставаясь на уровне температуры «бездействия» (39-41 градус). Вместе с тем, разница температуры между двумя кулерами все же есть, и она достаточно стабильна - градуса 2 (новый кулер, разумеется, лучше охлаждает). С другой стороны, температура воздуха около радиаторов для обоих кулеров в этом случае примерно одинакова и колеблется во время теста крайне мало - около 24 С - что говорит о том, что радиатор почти холодный, и воздух из него выходит практически не нагретым (а сами условия измерения постоянны с хорошей точностью).

ICC

Нагрев, загрузка и напряжение питания процессора Pentium 4 с разными кулерами Intel при типичной вэб-дизайнерской работе (тест Internet Content Creation SYSmark 2002).

При конструировании вэб-сайта (тест Internet Content Creation SYSmark 2002) нагрузка на процессор чуть повыше, чем при офисной работе (в среднем 16,2% за время теста). Поэтому типичная температура ЦПУ чуть выше (41-45 С), хотя в средней части теста при активной работе с Macromedria Dreamweaver она снова падает почти до уровня «бездействия» процессора, а во время работы с видео в Adobe Premiere и Windows Media Encoder в последней трети теста температура процессора может подскочить и до 50 градусов. В среднем по тесты разница между кулерами колеблется от 1 до 3 градусов (примерно те же 2 градуса в среднем), но вот температура воздуха около радиатора для нового кулера оказалась уже чуть выше - видимо, сказывается его лучшая теплоотдача.

MPEG4encoding

Нагрев, загрузка и напряжение питания процессора Pentium 4 с разными кулерами Intel при кодировании видео MPEG4 кодеком DivX 5.02.

Тест непосредственного кодирования видео во FlasK кодером DivX 5.02 (около 23 минут постоянной 100-процентной загрузки процессора) показывает, что, во-первых, система охлаждения выходит на режим с постоянной температурой менее чем за 10 минут (точнее за 6-7 минут) и примерно такое же время требуется, чтобы остыть до уровня «бездействия» (или раскладывания пасьянса) после активного нагрева. Во-вторых, разница между кулерами тут более ощутима и составляет стабильные 3 градуса при работе (и около градуса в бездействии). В третьих, воздух, выходящий из нового кулера Intel заметно более эффективно нагревается от ребер радиатора во время акотвного нагрева процессора (то есть система «ламинарный-турбулентный» и б о льшая поверхность ребер, см. выше, действительно более эффективно работает), тогда как для старого кулера воздух около кулера почти на нагревается. Наконец, можно отметить, что «стопроцентная» нагрузка в данном случае соответствует падению напряжения питания примерно на 0,09 В, что больше, чем в пиках офисной работы, но меньше, чем в некоторых других задачах. То есть процессор при кодировании видео активно задействует далеко не все свои ресурсы, а значит, и выделяет не максимум тепла.

SPECviewperf7

Нагрев, загрузка и напряжение питания процессора Pentium 4 с разными кулерами Intel при выполнении профессиональных инженерных 3D-расчетов в пакете SPEC viewperf v7.0.

При выполнении профессиональных инженерных 3D-расчетов (на примере тестового пакета SPEC viewperf v7.0, включающего работу в 6 различных профессиональных пакетах проектирования) мы видим, что загрузка процессора не всегда стопроцентная. Соответственно, процессор имеет возможность немного «отдыхать» и остывать в короткие промежутки времени. В целом, закономерности те же самые, что мы отметили для теста MPEG4 в предыдущем абзаце. Разница между разными кулерами равна примерно 3 градуса в работе, но максимальная температура процессора чуть меньше - примерно на 1 градус. Об этом говорит и меньшее падение напряжения питания во время теста: около 0,07-0,08 В в среднем, то есть ресурсы процессора при такой работе задействованы еще меньше, чем при кодировании видео, и греется он немного слабее.

UT2003demo

Нагрев, загрузка и напряжение питания процессора Pentium 4 с разными кулерами Intel при игре в Unreal Tournament 2003.

Переходим к любимым народом играм. 17-минутный непрерывный batch-запуск стандартных бенчмарков для Unreal Tournament 2003 Demo не совсем точно отражает ситуацию реальной игры, поскольку содержит частые паузы при загрузке новых уровней бенчмарков. Тем не менее, общее представление о ситуации он дает, поскольку в самих фрагментах игры мы имеем как синглплей (ctf), так и активный мультиплей (dm). Здесь ситуация с нагревом и загрузкой CPU хорошо повторят случай теста SPEC viewperf v7.0: три градуса разницы между кулерами при активной работе, максимальная температура 54 и 51 градус для старого и нового кулера, соответственно, хороший нагрев воздуха внутри нового кулера, «проседание» питания примерно на 0,08 В, чуть большее при использовании старого кулера (артефакт или влияние нагрева?).

При игре в Serious Sam SE (самозапуск 10-минутной демки из бесплатной Demo-версии игры) нагрузка на процессор оказалась повыше и с меньшими паузами. Со старым кулером процессор разогрелся почти до 55 С, а разница между кулерами составила около 4 градусов. Снова мы видим большее «проседание» питания процессора со старым кулером (из-за большего нагрева???) лучший разогрев воздуха вокруг нового кулера во время активной работы процессора.

BurnP6&SeriousSamSE

Нагрев, загрузка и напряжение питания процессора Pentium 4 с разными кулерами Intel при игре в Serious Sam SE и экстремальной загрузке процессора программой BurnP6 (из пакета CPUburn 4).

Наконец, самой «жесткой» из исследованных нами нагрузок на процессор явилась специальная программа разогрева процессора BurnP6. В случае ее работы температура процессора поднималась до 58 градусов со старым кулером (предельная рабочая температура для Pentium 4 3,06 ГГц составляет 69 градусов) и на 5 градусов меньше с новым кулером. А «проседание» питания в этом случае сильно возросло: до 0,13 В с новым кулером и почти 0,15 В со старым! Это, в частности, говорит о том, что 100%-ный показатель «загрузки процессора» еще не говорит о степени максимального задействования в работе всех его блоков, а ток потребления процессором при разных видах «стопроцентной» загрузки может различаться почти в 2 раза!

Таким образом, игра (переход на новый кулер) явно стоит свеч и обещает до 5 градусов выигрыша по температуре при сильной загрузке процессора задачами! Хотя при бездействии или типичной офисно/дизайнерской работе (и, например, при прослушивании MP3-музыки на ПК) разница между новым и старым кулерами почти невидна (1-2 градуса), и тогда гораздо важнее становится такой параметр, как бесшумная работа старого кулера. Да и при играх 3 градуса разницы не столь критичны, поскольку даже со старым кулером новый процессор находится достаточно далеко от пороговой температуры (справедливости ради замечу, что «старый» кулер мы использовали в «улучшенном» варианте без термофольги, но с термопастой). Новый боксовый кулер Intel что называется «получился», хотя и не лишен недостатков. А в заключение кратко перечислим основные достоинства и недостатки нового кулера Intel:

Достоинства:

1. Высокая теплоотдача (выигрыш градусов 5 при активной работе процессора)
2. Соответствие требованиям охлаждения для Pentium 4 3,06 ГГц (FMB2)
3. Оригинальный стильный внешний вид
4. Медный сердечник
5. Использование термопасты вместо фольги-прокладки

Недостатки:

1. Высокий уровень шума
2. Отсутствие датчика оборотов
3. Отсутствие встроенного управления скоростью вращения от термодатчика
4. Не очень удобное крепление
5. Слабая защита от попадания предметов во вращающиеся лопасти