Защита процессоров AMD от перегрева
АрхивПлатформаЧто будет, если остановился кулер на процессоре AMD или процессор включить вообще без кулера? Читайте о наших экспериментах с новейшими аппаратными системами защиты от перегрева на платах ASUSTeK и Soltek. Обжигающие результаты!
Высокое тепловыделение настольных процессоров компании AMD — популярная тема для разговоров. Кое-кто даже умудрился пожарить глазунью, использовав AMD Athlon XP 1500+ в качестве нагревательного прибора. Между тем «горячие парни» из AMD упорно настаивают на том, что их «камни» выделяют тепла не больше, чем Pentium 4 (подробнее об этом см. во врезке). Однако юзеру нет дела до абстрактных споров «кто горячее», ему важнее неприхотливость процессоров к теплоотводу и теплозащите. Впрочем, эта статья вовсе не о горячести процессоров, а о надежности защиты платформы AMD от перегрева процессора на примере пары свежих материнских плат популярных производителей.
|
Тепловыделение современных настольных процессоров |
|
Если сравнить тепловыделение нынешних настольных процессоров Athlon XP и Pentium 4 по данным, указанным в их спецификациях (документы AMD #24309 и #25175 и Intel #29864303), получится следующая картина (см. график). Типовая мощность (параметры Typical Thermal Power для AMD и Thermal Design Power для Intel — к сожалению, это немного разные параметры) процессоров с «примерно одинаковой» производительностью (для чего мы используем номер модели, а не тактовую частоту процессоров AMD) у прежних Athlon XP на 0,18-микронном ядре Palomino существенно выше, чем у Intel Pentium 4 (на 0,13-микронном ядре Northwood). Зато 0,13-микронные Athlon XP Thoroughbred уже могут поспорить с Pentium 4 по части «теплосбережения», и лишь старшая модель Athlon XP 2200+ заметно «горячее» остальных за счет более высокого напряжения питания. Если же сравнивать максимальную (в пиках нагрузки) мощность тепловыделения процессоров, будет наблюдаться примерный паритет между старшими моделями Athlon XP (Tbred) и Pentium 4 (правда, такое сравнение не совсем корректно, поскольку с «подачи» российских представителей AMD мы использовали для расчета максимальной мощности Pentium 4 произведение максимального тока потребления процессора на напряжение питания 1,5 В, тогда как последнее на самом деле заметно снижается при возрастании тока потребления. То есть реальный график максимальной мощности Pentium 4 пройдет ниже, его значения будут как минимум на 5–10% меньше показанных). К сожалению, на нынешних «ширпотребных» материнских платах (без специальных переделок) невозможно корректно провести сравнительные измерения нагрева или мощности потребления процессоров разных производителей в реальной работе, поэтому приходится довольствоваться паспортными данными. Другая сторона этого вопроса — нагрев процессоров в неспешной повседневной работе. Тут у чипов Intel явное преимущество: для них команда HALT, приводящая к кратковременному засыпанию процессора при отсутствии исполняемых инструкций, работает прекрасно, эффективно «охлаждая» процессор в промежутках между активными вычислениями, тогда как для процессоров AMD этого, как правило, не происходит. В результате средняя температура Pentium 4, например, в офисной или дизайнерской работе существенно ниже, чем у конкурентов. Виноваты в таком «попустительстве» как BIOS большинства «ширпотребных» материнских плат для Socket A, не реализующих процедуру автоматического отключения процессоров от системной шины (Bus Disconnect), необходимую для такого «засыпания», так и производители «некоторых» операционных систем, не включающих специфические команды кратковременного «усыпления» процессоров AMD в паузах между периодами вычислительной активности. Однако существуют специальные «программные» охладители (например, CPUidle), способные активировать команды «засыпания» для процессоров AMD даже на обычных материнских платах (см., например, скриншот и обзор). С такой программой ваш Athlon XP будет так же прохладен при раскладывании пасьянса, как и процессоры Intel. |
Бытует мнение, что процессоры для Socket A требуют тщательного подхода к охлаждению. Если ошибиться с выбором кулера (скажем, взять подешевле и поменьше, не заглянув в список рекомендуемых самой AMD), — то вы рискуете столкнуться с зависаниями системы, потерей данных и прочим. Ведь неспроста же компания установила предельную рабочую температуру кристаллов своих процессоров в 90 градусов Цельсия (хотя эти процессоры сохраняют работоспособность даже при более высокой температуре; см., например, www.terralab.ru/supply/9668). Однако на самом деле современные процессоры AMD довольно неприхотливы к выбору кулера. Главное — поставить грамотный термоинтерфейс между ним и процессором (специальную термопрокладку или термопасту). О том, что может произойти, если этого не сделать, мы уже рассказывали.
Хорошо, положим и кулер вы выбрали «кульный», и пасту бочками «запастили» (бочками, кстати — тоже плохо), но вот собрали компьютер невнимательно, и какой-то провод или шлейф затормозил крыльчатку вентилятора на процессорном кулере (а то и просто забыли воткнуть питание кулера), кулер перегревается за считанные минуты (50–70 Вт от процессора не шутка), и… вы вынуждены идти в магазин за новым «камушком» (к сожалению, это не выдумки, а реальные факты из жизни грамотных сборщиков, а порой и профессионалов из крупных компьютерных фирм). Процессоры Intel Pentium 4 от такого казуса надежно защищены встроенной в них схемой под названием Thermal Monitor, а вот процессоры AMD пока нет. Другой не менее жизненный случай: поработал-поработал вентилятор на кулере и приказал долго жить. Сразу этого можно и не заметить, но за считанные минуты… — см. выше. А сколько бывает случаев некачественно надетого кулера, когда он прилегает к процессору с незаметным на глаз перекосом, но этого достаточно, чтобы потерялся термоконтакт со всей поверхностью «камушка» (что даже хуже, чем отсутствие термопасты). Кстати, я сам лично видел подобное в компьютерах, собранных известными московскими фирмами. Или вдруг, паче чаяния, вы включили компьютер, забыв поставить кулер на процессор (и такое случается), или разбираете компьютер, забыв его обесточить, сняли кулер, и тут вдруг питание случайно включилось… Думаю, последствия для процессоров AMD пояснять не нужно (для Pentium 4, к счастью, все значительно безопаснее).
В силу этого производители материнских плат уже давно озаботились тем, как защитить камни AMD, и вот уже более года почти все материнские платы имеют в своих BIOS Setup опцию защиты процессора от перегрева (ее можно активировать или дезактивировать по собственному желанию). Как правило, эта опция двухступенчатая: при превышении критической температуры (часто — задаваемой пользователем) компьютер оповещает об этом событии писком системного динамика, а если температура превысила другой (более высокий) порог, то компьютер (системная плата) сам обесточивается (по счастью, платы Socket A для блоков питания формата AT уже не выпускаются). Есть в BIOS Setup и опция предупреждения при остановке вентилятора (правда, она не всегда хорошо работает с некоторыми кулерами, и порой приходится ее отключать, чтобы не мешала).
У этого подхода к термозащите есть и достоинства, и существенные недостатки. Достоинства — простота реализации, дешевизна и возможность настройки порога пользователем. Как правило, платы для процессоров AMD сейчас имеют средства мониторинга (измерения) температуры CPU, поэтому достаточно лишь дописать небольшой код в BIOS, который сравнивал бы показания термодатчика с задаваемым порогом и выдавал импульс отключения питания. Теперь о недостатках. Во-первых, почти у всех современных и недавнего прошлого материнских плат для измерения температуры процессоров AMD используется внешний терморезистор (термистор), прижимаемый к чипу снизу (это лучший вариант) или расположенный на плате под процессором (то есть измеряющий фактически температуру платы в этом месте). В этих случаях точность измерения температуры самого процессорного ядра вызывает сомнения, да и оперативность отслеживания текущих значений температуры тоже не на лучшем уровне (процессор без кулера может разогреться до 150–200 градусов за несколько секунд, а датчик на плате этого даже не почувствует). Второй недостаток — программная, а не аппаратная реализация защиты, то есть для того, чтобы она сработала, необходимо, чтобы процессор все это время функционировал без сбоев и не зависал! А если он вдруг завис (либо перегрелся, либо его подвесила за уши очередная форточкина заморочка), защита, увы, не сработает — со всеми вытекающими последствиями.
Поэтому в нынешнем году (странно, почему не раньше?) некоторые производители стали оснащать свои материнские платы для Socket A специальной аппаратной защитой от перегрева процессора, свободной от двух вышеперечисленных недостатков. Принцип работы всех этих систем защиты в общем-то одинаковый: в материнскую плату добавлена микросхема, которая отслеживает температуру процессора по встроенному в Athlon XP термодиоду, и если показания превысят 85–95 °С, микросхема выдает аппаратный сигнал на выключение питания компьютера (напомню, что, согласно спецификации на процессоры, порогом работоспособности для Athlon XP и Duron является температура 90 градусов). Однако это все красиво в теории, а как системы термозащиты работают на практике, мы и решили выяснить — пока на примере двух плат: ASUS A7V333 и Soltek SL-75DRV5.
|
Плата ASUS A7V333. |
|
Плата Soltek SL-75DRV5. |
Перейдем к нашим экспериментам. В качестве «подопытных» выступили три процессора компании AMD:
• Athlon XP 1500+ (частота ядра Palomino — 1333 МГц);
• Athlon 1400 МГц (прошлогоднее ядро Thunderbird);
• Duron 1100 МГц (нынешнее ядро Morgan).
Мы использовали два кулера: победителя нашего годичной давности обзора дешевых кулеров — модели ND3 от Evercool и одного из нынешних чемпионов — ревущего Volcano 6 Cu+ от Thermaltake.
По ходу эксперимента с отключением вращения крыльчатки существенной разницы между двумя моделями не обнаружено (первая, правда, разогревалась чуть быстрее). Разумеется, кулеры надевались на процессоры тщательно, с использованием качественной термопасты. В роли блока питания выступил 350-ваттный Sky Hawk Model CTX350WCE, хотя и с 250-ваттным безымянным китайским блоком процессоры прекрасно работали. Чтобы процесс подвисания системы можно было наблюдать воочию, в обе платы (ASUS A7V333 и Soltek SL-75DRV5) вставлялась абстрактная AGP-карточка. Снимать фильм «про это» мы посчитали малоинформативным пижонством, ярые любители кино могут лишний раз залезть на сайт ASUS по вышеуказанной ссылке.
Сначала о Soltek SL-75DRV5. На ней имеется мощный и качественный стабилизатор напряжения процессора. Бусинковый термистор посередине сокета не касается процессора снизу, то есть измеряет фактически температуру воздуха между ним и платой. Это «не есть хорошо», и на практике показываемые термистором значения (например, в BIOS) весьма условны (погрешность может достигать 20–30 градусов!). (Попутно замечу, что до сих пор подавляющее большинство плат под процессоры AMD использует для измерения и индикации текущей температуры процессора внешний термистор, а не встроенный в CPU термодиод. Мы уже не раз сетовали на нерасторопность матерестроителей в этом вопросе, и вот лед тронулся: с первого июня компания AMD прекратила сертификацию плат, не имеющих температурного контроля, основанного на показаниях интегрированного диода.)
Справа от сокета (между ним и разъемом для подключения вентилятора) расположены две небольшие микросхемы (более крупно они показаны на нижнем фото), отвечающие за аппаратное отключение питания при перегреве (Anti-Burn Shield II), а чуть ниже находится джампер JP24, позволяющий разрешить или запретить эту функцию.
|
Фрагменты платы Soltek SL-75DRV5, отвечающие за работу Anti-Burn Shield II. |
Одна из микросхем измеряет температуру процессора по встроенному в него термодиоду (если таковой имеется), другая — сравнивает с порогами (85 градусов на выключение и 75 на включение) и выдает сигнал отключения и включения на джампер JP24. При экспериментах с этой платой у меня сложилось впечатление, что порог 85 градусов довольно условный и возможны колебания градусов на пять в обе стороны. К сожалению, для отображения в BIOS и Windows температура процессора (даже с термодиодом) измеряется по бусинковому термистору. В BIOS Setup есть программная опция Shutdown Temp для отключения питания платы при нагреве выше 60–70 °С. Эти два пути защиты (аппаратный и программный) работают независимо. Причем если аппаратный производит пульсирующее прерывание питания, то программный выключает его раз и навсегда (до вмешательства оператора), но чтобы нагреть воздух вокруг бусинкового термистора хотя бы до 60 °С (нижний порог в BIOS), нужно очень постараться (мне для этого пришлось отключать аппаратную защиту и греть «камень» градусов до 95–100).
Итак, что показал «сын ошибок трудных» при остановке вентилятора на кулере.
• С Athlon XP 1500+ радиатор разогревался быстро, и примерно через минуту срабатывала аппаратная защита ABSII, после чего плата впадала в режим медленных пульсирующих включений-отключений питания до тех пор, пока вентилятор не начинал вращаться и температура радиатора не снижалась до приемлемого уровня. В процессе длительных пульсаций без вентилятора (минут за двадцать) температура радиатора росла и уменьшалась мало, из чего можно сделать вывод, что защита ABSII работает хорошо. Чтобы защита по BIOS сработала (при настройке на 60 °С) и прервала подачу питания к плате, пришлось отключить ABSII джампером JP24 и подождать, пока радиатор не раскалился очень сильно (обжигающе). Это наводит на мысль о ненадежности защиты по BIOS в данном случае.
• С AMD Duron 1100 МГц ситуация в точности повторила предыдущую — аппаратная защита по встроенному в Duron (Morgan) термодиоду работала прекрасно.
• С Athlon 1400 МГц, естественно, никакая аппаратная защита не работала, но программная (по BIOS) ждала, пока радиатор сильно разогревался, и благополучно отключала питание системы. За несколько попыток отключения по перегреву сбоев в ее работе не было: наверное, все-таки Athlon’ы могут функционировать и при температуре выше 100 °С.
Теперь ВНИМАНИЕ! Аккуратно снимаем кулер с процессора Athlon XP, вытираем термопасту ветошью и… подаем питание! Плата SL-75DRV5 на короткое время (несколько секунд) включается, трогать при этом кристалл процессора не рекомендуется (слово «горячий» тут подходит в полной мере). Через несколько секунд плата выключается, еще через секунду включается и так далее. Периодические включения/выключения происходят примерно с частотой 2–4 секунды, процессор при этом нагревается не более чем на 90 °С и, разумеется, не думает дымиться. Программная защита по BIOS не работает! После надевания кулера (можно прямо на работающий проц, если не боитесь) температура приходит в норму и плата заводится как ни в чем не бывало! Абсолютно та же картина была и c Duron на ядре Morgan. А вот с Athon 1400 МГц я рисковать не стал: поскольку ABSII, как мы видели выше, с ним не действует, а защита по BIOS не сработает почти гарантированно, то процессор наверняка сгорит. Короче, птичку (Thunderbird) жалко.
Экземпляр ASUS A7V333, попавший к нам по официальным каналам в конце апреля, оказался с особенностями, и работа интересующих нас здесь блоков вызывала ряд вопросов. В частности, в описании платы сказано, что температуру CPU отслеживает микросхема ASUS ASIC ASB100 Bach при помощи встроенного в процессор термодиода.
Означает ли это, что температура процессоров со встроенным диодом, показываемая в BIOS и Windows, измеряется именно по этому диоду, а не по бескорпусному термистору, расположенному на плате внутри сокета (показан красной стрелкой)? Судя по нашим экспериментам — нет! То есть и для Athlon XP, и для Athlon текущая температура, показываемая в BIOS и Windows, измеряется именно наплатным термистором. Это подтверждает ряд фактов:
• Если непроводящим предметом (хотя бы пальцем в резиновой перчатке) коснуться платы с обратной стороны в месте под термистором, то численные показания температуры начинают довольно быстро падать, несмотря на то, что процессор работает в прежнем режиме. После удаления предмета температура постепенно возвращается к первоначальному значению.
• Температура процессоров Athlon XP 1500+ и Athlon 1400 МГц, судя по численным показаниям платы, была примерно одинакова, хотя, казалось бы, она должна была заметно отличаться, если бы для Athlon XP при измерениях использовался термодиод.
• Динамика изменения температуры (при включении, разогреве и охлаждении) для обоих процессоров была примерно одинакова и, скажем так, очень нетороплива (термодиод должен был бы реагировать на изменения температуры кристалла в доли секунды).
Вывод: для мониторинга температуры CPU плата ASUS A7V333 использует по-прежнему термистор, а термодиод, вероятно, служит только для аппаратной защиты от перегрева. Однако и тут нас поджидала неожиданность. Дело в том, что микросхемы, которые по идее должны были бы выполнять функцию C.O.P., на плате отсутствовали (верхнее фото), хотя на фотографии из мануала (нижнее фото) они есть.
|
Фрагмент платы ASUS A7V333, отвечающий за C.O.P. Вверху — фото из мануала, внизу — фото реальной платы (в левом нижнем углу этих фрагментов расположен контроллер Speech POST Reporter. |
Соответственно, нет и джампера «thermtrip» для переключения термомониторинга между разными типами процессоров, из чего можно предположить, что для аппаратной защиты всегда используется один механизм — по термодиоду (с обработкой его показаний микросхемой ASUS ASB100). В BIOS Setup (использовалась версия A05 и плата ревизии 1.01) специальной настройки порога температуры для программного отключения платы при перегреве нет, хотя, как мы увидим далее, функция отключения при перегреве работает.
Теперь ставим Athlon XP 1500+ и останавливаем вентилятор кулера. Радиатор быстро разогревается, и плата выключается (чтобы включить ее снова, нужно обесточить блок питания). С Duron 1100 МГц — то же самое. При попытке установить реальную температуру настройки порога автовыключения выяснилось, что фиксированного порога нет. Если процессор разогревать медленно (подтормаживаем вентилятор, но не останавливаем его совсем), можно достигнуть достаточно высоких температур процессора (судя по численным показаниям термодатчика) — 80 градусов и выше. Если же просто отключить вентилятор, то примерно за минуту плата выключается при показаниях в районе 65–70 градусов. Возможно, система отключения питания в этой плате срабатывает не по абсолютному порогу, а по скорости нарастания температуры (чтобы с уверенностью это утверждать, требуется тщательная проверка). Тем не менее, при установке в плату процессора Athlon 1400 МГц и выключении кулера термозащита не сработала даже при нагреве процессора до 95 °С.
Дальше — больше. При снятии кулера с работающего Athlon XP плата моментально выключалась, то есть защита вроде бы функционировала исправно. Но кто же снимает кулер с работающего процессора? Только рекламщики ASUSTeK, чтобы снять фильмец по типу того, на который я давал линк выше. В реальности, наоборот, плата может включиться, когда кулера не оказалось на процессоре. Вот тут-то A7V333 и показала отсутствие надежной защиты: при включении питания процессор Athlon XP моментально разогрелся, задымился, но плата и не подумала выключиться. О последствиях лучше не думать. Таким образом, всесторонняя проверка показала, что, по крайней мере, в данном экземпляре платы аппаратная защита от перегрева отсутствует (или работает неправильно) и основную функцию выполняет лишь программная защита. Как будут обстоять дела в дальнейшем, мы посмотрим позже. А пока — старайтесь беречь процессоры AMD на платах ASUS!
После опубликования статьи на www.terralab.ru/system/17787 из компании ASUS нам прислали небольшой комментарий, где утверждается, что в A7V333 могут применяться два варианта аппаратной защиты с использованием встроенного термодиода: на микросхемах U90A, U92 (см. фото выше, как в мануале платы) или на микросхеме ASUS ASIC. Выборочная проверка показала, что сейчас в московских магазинах продаются как раз платы A7V333, аналогичные «нашей», то есть без U90A и U92. После подачи питания на плату системе C.O.P., по утверждению разработчиков, нужно около секунды для определения температуры процессора. К сожалению, на практике это не подтвердилось: с момента включения питания до появления «дымка» над процессором прошло около пяти секунд, система защиты не сработала. Похоже, инженерам ASUS нужно еще раз проверить правильность схемотехнических решений C.O.P.
Чтобы не заканчивать на грустной ноте, замечу, что факт появления аппаратной защиты от перегрева процессоров AMD на материнских платах весьма примечателен и сулит пользователям много хорошего, а наша проверка показала, что если эта функция реализована грамотно (на примере платы SL-75DRV5), она позволяет практически полностью обезопасить современные «горячие камни» от любых тепловых неожиданностей. Можно даже и кулер на процессор не ставить, правда, при этом вы не сможете на нем работать и наслаждаться всей мощью Performance Rating.
