FAQ по температуре процессоров Intel

FAQ по температуре процессоров Intel
Увеличение производительности процессоров зачастую сопряжено с увеличением энергопотребления и, следовательно,
тепловыведения. Есть закономерность, что изменение тепловыведения прямо пропорционально изменению частоты и
квадратно пропорционально изменению напряжения. В свою очередь, увеличение тепловыведения повышает
требования к эффективности системы охлаждения. Каждый процессор должен работать в рамках своего
документированного теплового режима, а его нарушение может сократить срок службы процессора или сразу привести
к потере работоспособности. Современные процессоры подерживают различные функции термозащиты, чтобы этого не
произошло. Кроме того, температурный режим становится ещё важнее в случае разгона процессора, так как высокий
нагрев потенциально способен ухудшить разгонный потенциал.
1. Общие сведения.
Есть три режима работы процессора, которые могут быть интересны в контексте мониторинга температур:
- без нагрузки. Процессор не выполняет ресурсоемкие вычисления. Предположительно также, что активированы все
поддерживаемые технологии энергосбережения. С практической точки зрения этот режим не должен быть интересен
вообще.
- типичная нагрузка. Процессор выполняет обычные интенсивные вычисления. Технологии энергосбережения при этом
не активированы, даже если они поддерживаются и разрешены. Этот режим интересен с точки зрения контроля
эффективности системы охлаждения при обычной работе, но не позволяет раскрыть весь её потенциал.
- стресс-тестирование. Процессор выполняет специализированные интенсивные вычисления, которые приводят к
максимальному нагреву ядер. Именно такой вид нагрузки помогает проверить систему охлаждения "на прочность". В
конце данного FAQ приведен список ПО для проведения стресс-тестирований.
Одной из наиболее часто встречаемых характеристик процессоров можно видеть TDP - Thermal Design Power максимальное количество тепла, которое должна рассеять процессорная система охлаждения. С практической точки
зрения, если процессорный кулер не обладает достаточной эффективностью, чтобы рассеять указанное количества
тепла, данный кулер не подходит для охлаждения данной модели. Теоретически, процессор с большим значением TDP
будет нагреваться сильнее, чем процессор с меньшим TDP. Но часто значения TDP указываются производителем не для
каждой модели отдельно, а сразу одно для всех моделей линейки, равное TDP старшей модели. Из этого следует, что
указанные значение TDP могут на самом деле быть выше реальных.
1. Тепловой режим процессоров Intel (на примере семейства Core 2).
Узнать официальные спецификации конкретного процессора можно здесь: http://processorfinder.intel.com/ Следует
помнить, что указанная там максимальная температура Thermal Specification - это Tcase (Tc) - температура центра
теплораспределительной крышки (IHS) процессора, а не температура ядер. Температура ядер (Core Temp) всегда будет
выше Tcase.
1.1. Термозащита современных процессоров Intel.
Все современные процессоры Intel поддерживают ряд технологий, отвечающих за защиту процессора от перегрева. Это
Thermal Control Circuit (TCC) и THERMTRIP# Signal. Начнем с TCC, элементами которой являются Thermal Monitor
(TM1) и Thermal Monitor 2 (TM2). В общих словах задачу TCC можно охарактеризовать так: принудительное
поддержание температуры процессора в безопасных пределах. По достижению критического значения температуры
ядер, определенного производителем для каждого процессорного степпинга отдельно, выдается сигнал PROCHOT#.
Если технологии Thermal Monitor включены (по умолчанию они включены) срабатывает сначала TM2. TM2 понижает
множитель и напряжение питания процессора. Это приводит к значительной потере производительности процессора, но
и к снижению нагрева. Как только нормальный температурный режим восстанавливается, восстанавливаются и
значения множителя и напряжения. Если данной меры оказывается недостаточно, то тогда срабатывает и TM1. TM1 более старая технология, по сравнению с TM2, её активация заставляет процессор пропускать такты. Термозащиты TCC
бывает достаточно практически всегда, чтобы восстановить нормальный температурный режим процессора. В том же
случае, когда этих мер оказывается недостаточно и температура кристалла превышает температуру активации TCC
приблизительно на 20-25 °C, процессор выключается полностью (THERMTRIP# Signal - снимается напряжение питания
Vc).
Фиксировать срабатывание троттлинга можно при помощи стороннего ПО. Вот несколько вариантов: RMClock,
ThrottleWatch и TAT.
1.2. Мониторинг теплового режима современных процессоров Intel.
Программный мониторинг с цифровых термодатчиков ядер (DTS) на кристалле.
Технология Platform Environment Control Interface (PECI) используется для управления скоростью вращения ветилятора
в зависимости от нагрева процессора. Однако данные, получаемые для PECI от цифровых термодатчиков (DTS),
расположенных на кристалле вблизи ядер (каждому ядру по DTS), представляют собой не абсолютные показания
температур, а отрицательное число - дельту до срабатывания TCC. Таким образом, зная абсолютную температуру, при
которой срабатывает TCC, можно программно определить текущую температуру ядер по значению дельты. Проблема в
том, что у разных степпингов процессоров Core 2 температура срабатывания TCC различается, и эти значения
компанией Intel не декларируется (не документированы) для пользователей и разработчиков ПО - что во многих случаях
ставит под вопрос корректность программного мониторинга температур ядер с помощью DTS ядер. Из этого
необходимо сделать следующий важный вывод: нельзя полностью доверять программному мониторингу температур
ядер процессоров Core 2, так как подобный мониторинг использует данные, не предназначенные производителем для
определения температур пользователем или сторонними разработчиками ПО. Такой программный мониторинг может
дать только приблизительное представление о текущем тепловом режиме (а может дать и точное - зависит от того, как
настроена сама программа/утилита мониторинга).
Программный мониторинг с общего термодиода на кристалле процессора.
Это более старый метод программного мониторинга, который использовался в старых процессорах (включая модели на
архитектуре NetBurst: Pentium 4, Celeron D, Pentium D, Pentium XE) для управления скоростью кулеров и термозащиты,
и все ещё используется в моделях семейства Core. Значение температуры определяется косвенно, по изменению
напряжения на диоде при p-n переходе. К сожалению, параметры пересчета зависят от различных параметров, которые
должны быть заданы в микросхеме мониторинга. А из этого следует зависимость показаний мониторинга от версий
BIOS-ов материнских плат. Кроме того, термодиод всего один на процессор, и расположен он на периферии кристалла значит, будет всегда давать пониженные показания из-за конечной теплопроводности кристалла процессора, в отличие
от DTS. Так что, нет смысла ориентироваться на показания общих термодиодов для последних моделей процессоров
Intel.
Аппаратный мониторинг.
В технических документациях Intel указывает для каждой модели значение Thermal Specification (посмотреть его для
каждой модели также можно здесь). Это значение соответствует максимальной рабочей температуре корпуса
процессора, и измеряется оно в геометрическом центре теплораспределительной крышки (Tcase/Tc) термопарой.
Однако и здесь не обходится без проблем: зависимость изменения показаний термопары нелинейная, она требует
калибровки, и установка термопары в точке измерения Tc ухудшает эффективность системы охлаждения на участке
<процессор - подошва кулера>. Подробнее об этом описано здесь: http://www.ixbt.com/cpu/heatsink-testingmethodology.shtml. Из этого следует, что термопара - тоже не панацея.
Крайним способом мониторинга температуры процессора можно считать человеческий палец - его показания не зависят
от ПО, BIOS и калибровки, но далеки от точности. Однако в ряде случаев именно пальцем можно приблизительно
проверить справедливость особо экстравагантных показаний программного мониторинга.
Из этого всего не следует, что мониторить температуру процессоров бесполезно. Но важно помнить, что каждый
метод мониторинга процессоров Core 2 имеет изъяны, то есть ко всем показаниям следует относится осторожно.
Ещё один вывод: не стоит беспокоиться о температуре процессора, если его тепловой режим в нагрузке далек до
порога срабатывания термозащиты (~15 градусов в запасе).
Список ПО для мониторинга температур процессоров:
RMClock
CoreTemp
Everest - утилита для комплексного сбора информации о системе, включая температуру компонентов
RealTemp - показывает обратное значение, выдаваемое DTS процессоров Core 2
Intel Thermal Analysis Tool
Список ПО для проведения стресс-тестирования процессоров:
Prime95
OCCT Perestroika
S&M
TAT
Everest