Laércio Vasconcelos - O que melhora a temperatura de um micro moderno

O que melhora a temperatura
de um micro moderno

Autor: Laércio Vasconcelos
Data: 7/jul/2006

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Quem monta um micro avançado sabe que o problema do aquecimento precisa ser levado muito a sério. Os principais recursos utilizados são uma fonte de alimentação com ventiladores adicionais, um exaustor na parte traseira do gabinete, o uso de um cooler mais potente para o processador e o uso de tampa lateral com duto para entrada de ar. Nesse artigo analisamos cada uma dessas medidas e a sua influência sobre a temperatura interna do gabinete e do processador.

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Recentemente fizemos reviews dos processadores Pentium Extreme Edition de 3.46 GHz e Athlon 64 X2 4800 e notamos uma grande dificuldade com excesso de temperatura com o produto da Intel. A temperatura máxima do processador é especificada pela Intel em 69°C, mas assim que era executado um programa “pesado”, a temperatura ultrapassava facilmente os 70°C. Foi preciso utilizar um cooler traseiro de 12 cm (o normal é 8 cm) de alta potência (6 watts, quando o normal é entre 1,5 e 2 watts), um cooler Thermaltake com base de cobre e heatpipes de cobre, gabinete com duto lateral de entrada de ar para refrigerar o processador, e uma fonte de alimentação com ventilador interno adicional.

Tudo bem que o uso do duto lateral é recomendado pela Intel desde o lançamento do Pentium 4 Prescott, e é comum em quase todos os gabinetes atuais. Tudo bem que o uso de um ventilador traseiro, operando como exaustor, na parte traseira do gabinete, é obrigatório desde a época dos primeiros modelos de Pentium 4 e Athlon. Tudo bem que tanto a Intel quanto a AMD recomendam fontes de alimentação com ventilador interno, puxando o ar quente em torno do processador. Mesmo com tudo isso o Pentium 4 EE ainda ficava muito quente, então foi preciso usar o cooler Thermaltake ao invés do cooler Intel Box. Também foi preciso manter o computador operando em ambiente refrigerado a 21°C.

Na figura 2 vemos o cooler que precisamos usar nos testes com o Pentium 4 Extreme Edition de 3.46 GHz. Com o cooler fornecido pela Intel o processador funcionava bem, entretanto reduzia a sua velocidade ao atingir a temperatura de 70°C, o que resulta em queda de temperatura e também de desempenho. Os “heatpipes” são tubos sólidos de cobre que ligam mecanicamente a base de cobre do cooler (o cobre tem melhor condutividade térmica que o alumínio) à parte superior das aletas de refrigeração. O calor é então retirado mais rapidamente do processador em comparação com um cooler sem heatpipes.

Por outro lado, não tivemos dificuldades de refrigeração durante os testes com o Athlon 64 X2 4800. Usamos o mesmo gabinete com duto lateral e fonte de alimentação especial utilizado nos testes com o Pentium 4 EE, e mesmo sem o uso de ar refrigerado, a temperatura máxima do processador foi de apenas 50°C durante períodos de processamento “pesado”.

O Pentium 4 Extreme Edition usado nos nossos testes dissipa 130 watts. O Athlon 64 X2 4800 avaliado dissipa 110 watts. Esperávamos então que o Athlon 64 X2 apresentasse temperaturas apenas um pouco inferiores às do modelo Intel, entretanto as temperaturas observadas foram ainda menores, um pouco acima de 50°C. Fizemos um teste piorando a refrigeração do gabinete: retiramos o duto lateral de refrigeração e tampamos a sua entrada de ar, usamos uma fonte de alimentação normal, sem ventiladores adicionais, e desligamos o exaustor traseiro do gabinete. Desligamos o ar condicionado. Ainda assim a temperatura do Athlon 64 X2 foi amena para um processador, chegando no máximo a cerca de 57°C. Nessas mesmas condições o Pentium Extreme Edition simplesmente ultrapassava os 75°C.

A facilidade em manter a temperatura dentro de limites seguros certamente era devida ao processador, mas em parte poderia ser também ao cooler especial Thermaltake, também com heatpipes.

Contactamos a AMD para perguntar se o cooler Thermaltake que recebemos no kit para avaliação era o mesmo fornecido pela AMD na versão box. Foi então explicado que o cooler da versão box era outro, porém suficiente para refrigerar adequadamente o processador. Seria então interessante fazer medidas de temperatura usando o cooler original da AMD. Como não tínhamos esse cooler, usamos o cooler que acompanha o nosso Athlon 64 3200. É na verdade um modelo AVC, certificado pela AMD. Como o Athlon 64 3200 dissipa 89 watts e o Athlon 64 X2 4800 dissipa 110 watts, certamente o cooler que o acompanha é melhor que o do Athlon 64 3200.

Fizemos medidas de temperatura com 16 combinações diferentes para a regrigeração do gabinete:

Para cada uma das 16 combinações medimos as temperaturas do interior do computador (motherboard temperature) e a temperatura do processador (CPU Temperature) em três situações:

R: Repouso
Deixando o micro parado durante alguns minutos, apenas apresentando a tela do Windows.

N: Processamento normal:
Executando atividades como exibir um filme ao mesmo tempo em que é feita a cópia de uma grande quantidade de arquivos e navegação na Internet.

P: Processamento pesado:
Convertendo um filme de DVD para CD usando os programas FLASKMPEG 0.78 e DIVX 6.22, o processador tende a ficar 100% ocupado e sua temperatura chega ao valor máximo para cada caso. Temperaturas equivalentes são obtidas quando fazemos outro teste: medida de performance de CPU em modo multithreading usando o programa PC Mark 2005.

Importante: Os valores de temperatura obtidos na tabela são válidos obviamente para a configuração testada. Resultados diferentes são obtidos quando usamos gabinetes com outras dimensões ou com outra disposição de placas, ou quando existem vários discos rígidos, ou quando são usadas placas de vídeo que geram muito calor, etc. Leve em conta as medidas de forma qualitativa, e não quantitativa. O idéia é motivar o leitor a fazer testes semelhantes e verificar os melhoramentos obtidos.

Fonte de alimentação normal

Fonte de alimentação com ventiladores internos

Fonte normal, gabinete sem duto, sem exaustor traseiro, cooler AMD
0	Placa mãe	Processador
R	37°C	47°C
N	37°C	51°C
P	38°C	62°C

Fonte especial, gabinete sem duto, sem exaustor traseiro, cooler AMD
8	Placa mãe	Processador
R	37°C	45°C
N	37°C	50°C
P	37°C	60°C

Fonte normal, gabinete sem duto, sem exaustor traseiro, cooler THERMALTAKE
1	Placa mãe	Processador
R	37°C	45°C
N	38°C	49°C
P	38°C	57°C

Fonte especial, gabinete sem duto, sem exaustor traseiro, cooler THERMALTAKE
9	Placa mãe	Processador
R	35°C	43°C
N	36°C	47°C
P	38°C	56°C

Fonte normal, gabinete sem duto, com exaustor traseiro, cooler AMD
2	Placa mãe	Processador
R	35°C	45°C
N	35°C	49°C
P	35°C	61°C

Fonte especial, gabinete sem duto, com exaustor traseiro, cooler AMD
10	Placa mãe	Processador
R	32°C	44°C
N	33°C	47°C
P	33°C	59°C

Fonte normal, gabinete sem duto, com exaustor traseiro, cooler THERMALTAKE
3	Placa mãe	Processador
R	34°C	42°C
N	34°C	46°C
P	34°C	54°C

Fonte especial, gabinete sem duto, com exaustor traseiro, cooler THERMALTAKE
11	Placa mãe	Processador
R	32°C	42°C
N	33°C	45°C
P	33°C	55°C

Fonte normal, gabinete com duto, sem exaustor traseiro, cooler AMD
4	Placa mãe	Processador
R	37°C	46°C
N	38°C	51°C
P	38°C	61°C

Fonte especial, gabinete com duto, sem exaustor traseiro, cooler AMD
12	Placa mãe	Processador
R	38°C	43°C
N	38°C	46°C
P	38°C	57°C

Fonte normal, gabinete com duto, sem exaustor traseiro, cooler THERMALTAKE
5	Placa mãe	Processador
R	37°C	45°C
N	38°C	47°C
P	38°C	56°C

Fonte especial, gabinete com duto, sem exaustor traseiro, cooler THERMALTAKE
13	Placa mãe	Processador
R	37°C	42°C
N	38°C	46°C
P	38°C	54°C

Fonte normal, gabinete com duto, com exaustor traseiro, cooler AMD
6	Placa mãe	Processador
R	34°C	42°C
N	34°C	46°C
P	35°C	57°C

Fonte especial, gabinete com duto, com exaustor traseiro, cooler AMD
14	Placa mãe	Processador
R	33°C	43°C
N	34°C	48°C
P	34°C	55°C

Fonte normal, gabinete com duto, com exaustor traseiro, cooler THERMALTAKE
7	Placa mãe	Processador
R	35°C	41°C
N	35°C	45°C
P	35°C	53°C

Fonte especial, gabinete com duto, com exaustor traseiro, cooler THERMALTAKE
15	Placa mãe	Processador
R	35°C	40°C
N	35°C	45°C
P	35°C	53°C

Foram feitas medidas da placa mãe e do processador em repouso (R), processamento normal (N) e processamento pesado (P). Comparando a configuração 0 com a configuração 8 na tabela maior, vemos que a única diferença é a fonte de alimentação utilizada. Os números das tabelas 0 e 8 mostram que usar uma fonte de alimentação com ventilador adicional interno resulta na redução de 1 a 2 graus na temperatura do processador e que praticamente não tem efeito na temperatura interna no gabinete. Não necessariamente isso ocorre sempre dessa forma. Comparando as tabelas 4 e 12 vemos que o processador ficou de 3 a 5 graus mais frio com o uso da fonte de alimentação especial.

A tabela grande traz outras comparações interessantes. Comparar uma tabela de número par com a tabela ímpar seguinte mostra a diferença entre os resultados obtidos com o cooler de processador comum (AMD/BOX) e com o uso do cooler Thermaltake. Comparar, por exemplo, as tabelas 0 e 2, mostra a diferença entre usar e não usar um exaustor traseiro no gabinete. Comparar por exemplo, 0 com 4, ou 1 com 5, ou 9 com 13, mostra a diferença entre usar a não usar duto lateral no gabinete.

As medidas de temperatura foram feitas em um micro com processador Athlon 64 X2 4800, placa de vídeo com chip Nvidia 7600 GS e com ambiente externo a 25°C.

Observando atentamente os números da grande tabela podemos chegar a várias conclusões interessantes.

Na maioria dos casos, o uso da fonte de alimentação com ventilador interno resultou em redução de 2°C a 3°C na temperatura interna do gabinete. Em alguns casos a redução foi de apenas 1°C e em certos caso não houve redução. Pode parecer pouca coisa, mas é muito. Entre em uma sala a 25°C, ligue o ar condicionado e espere a temperatura do ambiente reduzir para 20°C. Você verá que antes a temperatura era agradável, depois o ambiente passou a ficar gelado. Assim como a sensação de calor e frio varia muito com diferenças de poucos graus, obter poucos graus de redução na temperatura de um computador é um grande feito. Em um ambiente a 25°C, o interior do gabinete pode estar 10°C mais quente, ficando a 35°C. Em condições normais, um processador fica até 30°C mais quente que o interior do gabinete quando opera com carga máxima, chegando a 65°C. Essa é a temperatura máxima suportada por muitos processadores. Conseguir reduções de alguns graus significa manter o processador alguns graus abaixo do limite especificado pelo fabricante. Qualquer pequena redução é bem-vinda.

Podemos checar a influência do duto lateral no gabinete se fizermos as comparações: 0-4; 1-5; 2-6; 3-7; 8-12; 9-13; 10-14; 11-15.

Vemos então que o uso do duto lateral tem influência pequena na temperatura interna do gabinete. Na maioria dos casos, o gabinete fica 1°C mais frio, em alguns casos a temperatura é mantida, e em alguns chega mesmo a aumentar 1°C. Mas em todos os casos observamos uma redução significativa na temperatura do processador, em alguns casos chega a reduzir 3°C ou 4°C. O processador é refrigerado com o ar que o seu cooler sopra sobre ele. Sem duto lateral, esse ar está com a temperatura interna do gabinete. Com o duto, o ar está com a temperatura ambiente, já que é puxado de fora para dentro do gabinete através do seu duto. Não é necessário ter um ventilador acoplado ao gabinete na entrada do duto. O próprio ventilador do cooler do processador já puxa o ar automaticamente. É um erro grosseiro instalar ventilador lateral no gabinete, na direção do processador, puxando o ar de dentro para fora. Teremos assim dois ventiladores puxando ar em sentidos opostos. Quando o gabinete não tem duto, um ventilador lateral pode ser instalado, mas de estiver alinhado com o processador, deve empurrar o ar para dentro. Se o ventilador lateral não estiver alinhado com o processador, bons resultados podem ser obtidos nos dois sentidos. Você pode fazer medidas de temperatura e decidir em qual sentido deve usar o ventilador para obter maior redução. Os resultados variam de acordo com cada caso.

Podemos checar a influência do uso do exaustor traseiro no gabinete comparando as tabelas:

Vemos que na maioria dos casos, a temperatura interna do gabinete é reduzida em 3°C ou 4°C. Em alguns casos a redução chega a 5°C, em outros poucos casos a redução é de 1°C ou 2°C. Mas na maioria dos casos a redução é significativa, por isso desde a chegada de processadores que dissipam mais de 40 watts (Pentium 4, Athlon) é recomendado o uso do ventilador traseiro no gabinete, jogando o ar para fora.

Em geral uma redução na temperatura interna do gabinete provoca uma redução equivalente na temperatura do processador, como podemos comprovar na tabela, mas existem exceções. Comparando 8-10, 9-11, 12-14 e 13-15, vemos que a redução na temperatura do processador foi pequena com o uso do cooler traseiro, em comparação com a redução obtida na temperatura interna do gabinete. É que nesses casos está sendo usada uma fonte de alimentação com ventilador interno, que já está puxando o ar quente das proximidades do processador. Isso reduz a influência da temperatura interna do gabinete sobre a temperatura interna do processador. Ainda assim vemos que o uso do ventilador externo praticamente em todos os casos provoca redução na temperatura do processador.

De qualquer forma, a redução da temperatura interna do gabinete será benéfica para outros componentes quentes, como o disco rígido, o chipset e a placa de vídeo.

Vemos que em geral o cooler usado pelo processador não afeta a temperatura interna do gabinete, mas em alguns casos o deixa 1°C mais quente. Isso ocorre porque o calor que ficava “acumulado” no processador, na forma de temperatura, é “desviado” para o gabinete, deixando-o um pouco mais quente. O uso de ventiladores para expulsar o ar para fora do gabinete resolve o problema.

Já a temperatura do processador é sempre reduzida com o uso de um cooler melhor. A redução varia na maioria dos casos entre 2°C e 5°C, mas chegamos a observar redução de até 7°C. Portanto o uso de um cooler melhor para o processador é sempre uma boa opção.

Infelizmente as reduções de temperatura obtidas com o uso de ventiladores tem um preço: mais barulho. Cada ventilador adicional instalado é mais um zumbido para incomodar constantemente nossos ouvidos enquanto usamos o computador. Usar um cooler mais potente também resulta em ruído maior que usando um cooler mais fraco.

A maioria dos usuários não se incomodam mais pois já se acostumaram e nem prestam mais atenção no barulho. O ideal é usar uma configuração de ventiladores que não seja exagerada a ponto de causar muito barulho, nem simplificada a ponto de permitir o aquecimento excessivo do processador.

Antigamente os processadores esquentavam menos e não era preciso usar tantos ventiladores. Um processador Pentium dissipava em torno de 15 watts. O Pentium III dissipava em torno de 30 watts, assim como o K6-2. O Pentium 4 e o Athlon foram os primeiros a ultrapassar esse limite. A corrida por velocidade entre Intel e AMD, em 1999, provocou um aumento de clock maior que o que seria considerado um ritmo normal. Naquela época, os processadores passaram de 500 MHz para 1000 MHz em poucos meses. Ao mesmo tempo, a potência elétrica aumentou muito e foi necessário o uso de coolers cada vez maiores. Depois disso foi mantido um ritmo normal entre 2000 e 2003, e desde então, ambos os fabricantes têm problemas para usar clocks muito elevados. A Intel “patina” entre 3 GHz e 4 GHz desde o final de 2002, enquanto a AMD tem seus modelos variando entre 2 e 3 GHz.

Os recentes aumentos de desempenho dos processadores foram obtidos por outros meios que não o aumento de clock: aumento da velocidade do FSB (clock externo), aumento da cache L2 e o uso de recursos como Hyper-Threading (Intel) e a chegada dos processadores duais.

Com o clock interno praticamente paralisado, melhoramentos no processo de fabricação podem ser voltados para, em um primeiro momento, reduzir a dissipação de calor. Depois de ultrapassar os 100 watts, tanto a AMD quanto a Intel já oferecem vários modelos dissipando bem abaixo desse valor. Existem modelos de Athlon 64 X2 que dissipam 65 watts, e novos modelos em torno de 35 watts. A própria Intel está lançando uma nova série de processadores que vai reduzir o seu patamar para cerca de 60 watts. Certamente isso tudo é necessário para permitir o uso dos novos processadores em notebooks.

É possível que em um futuro bem próximo, com processadores dissipando o mesmo calor que um Pentium III, possamos ter micros avançados sem a necessidade de tantos ventiladores, e sem tanta preocupação com o aquecimento. Também é possível que os fabricantes aproveitem a redução da dissipação de calor para implementar aumentos de clock, acima de 4 GHz, mantendo o nível de aquecimento dos processadores atuais.