Άτιμη θερμότητα Κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα, προκειμένου να δουλέψει, απορροφά από το δίκτυο συγκεκριμένη ισχύ. Η ισχύς αυτή ισούται με το γινόμενο της τάσης λειτουργίας επί την ένταση η οποία το διαρρέει. Σε ένα ιδανικό σύμπαν η απορροφόμενη αυτή ισχύς θα ήταν ίση με αναγκαία, με αποτέλεσμα να μην παράγεται καθόλου θερμότητα. Δυστυχώς όμως στο δικό μας σύμπαν η φύση αποφάσισε πως ένα ποσό αυτής της ισχύος αναγκαστικά πρέπει να μετατραπεί σε θερμότητα, η οποία στη συνέχεια πρέπει με κάποιον τρόπο να απομακρυνθεί. Εδώ λοιπόν έρχεται η μετάδοση θερμότητας και συγκεκριμένα οι δύο τρόποι που θα μας απασχολήσουν: η αγωγή και η μεταφορά (ή συναγωγή). Αγωγή έχουμε όταν γίνεται μετάδοση θερμότητας εντός στερεού ή μεταξύ στερεών σε επαφή, ενώ μεταφορά έχουμε στη περίπτωση της μετάδοσης εντός ρευστού ή μεταξύ ρευστού και στερεού (ο τρίτος τρόπος, η ακτινοβολία δηλαδή, δεν θα μας απασχολήσει). Σε αυτό το σημείο κρατήστε τρία πράγματα που είναι σημαντικά και θα χρειαστούν παρακάτω. Πρώτον η θερμότητα στη φύση μεταδίδεται πάντα από μια περιοχή με υψηλότερη θερμοκρασία προς μια περιοχή με χαμηλότερη. Δεύτερον, ο ρυθμός μετάδοσης θερμότητας είναι ανάλογος της διαφοράς αυτής στις θερμοκρασίες. Τρίτον, στη μετάδοση με μεταφορά ο ρυθμός είναι επίσης ανάλογος της προς ψύξη επιφάνειας καθώς και ενός συντελεστή, ο οποίος ονομάζεται συντελεστής μεταφοράς. Εκφρασμένος μαθηματικά ο ρυθμός της μεταφοράς είναι: Q=h*A*ΔT, δηλαδή ο νόμος ψύξης του Νεύτωνα.
Πως ψύχεται ένας επεξεργαστής Ένας επεξεργαστής (είτε είναι η CPU είτε η GPU) ψύχεται ταυτόχρονα με αγωγή και μεταφορά. Με αγωγή η θερμότητα μεταδίδεται προς τη μητρική και στη συνέχεια από εκεί στο κουτί, όπως επίσης και προς τα πτερύγια και από εκεί στον αέρα. Με μεταφορά ψύχεται προς το ρευστό το οποίο τον περιβάλλει. Το ρευστό αυτό μπορεί να είναι είτε ο αέρας, είτε νερό σε περίπτωση υδρόψυξης. Ας τα δούμε όμως ένα ένα. (Αν θέλουμε να είμαστε 100% ακριβείς πρέπει να πούμε πως ψύχεται και με ακτινοβολία, αλλά θα την αμελήσουμε προς χάριν ευκολίας και χωρίς βεβαίως να οδηγηθούμε σε σφάλματα).
Ψύξη με ρευστό τον αέρα Παλιά (μέχρι και τα Saturn και Playstation, αλλά και στις παλιές κάρτες γραφικών) όταν δεν είχαμε συστήματα υψηλών επιδόσεων δηλαδή, η παραγόμενη θερμότητα ήταν μικρή και απομακρύνονταν από τον επεξεργαστή με τη βοήθεια του περιβάλλοντος αέρα, όπως επίσης και με αγωγή προς το «κουτί» του μηχανήματος (το τελευταίο ισχύει και για τις σημερινές κονσόλες). Η θερμότητα αυτή μεταδιδόταν μέσω ελεύθερης μεταφοράς στον αέρα, ο οποίος θερμαινόταν και κινούνταν προς τα επάνω, λόγω μειωμένης πυκνότητας, δίνοντας έτσι τη δυνατότητα σε άλλη μάζα ψυχρότερου αέρα να πάρει τη θέση της. Μέσω της συνεχούς αυτής εναλλαγής, του σε επαφή με τον επεξεργαστή αέρα, πραγματοποιούταν η μετάδοση της παραγόμενης θερμότητας με ρυθμό ίσο με τον απαιτούμενο. Έτσι ήμασταν όλοι χαρούμενοι και ήσυχοι με το απλό αυτό σύστημα. Παρατηρήστε πως σε τέτοια συστήματα ελεύθερης μεταφοράς, οι γρίλιες βρίσκονται συνήθως στο κάτω και στο άνω μέρος του κουτιού (δείτε πχ μια τηλεόραση). Ο θερμός αέρας βγαίνει από πάνω και δημιουργεί υποπίεση στο «κουτί» με αποτέλεσμα ο αέρας του περιβάλλοντος να μπορεί να μπει σε αυτό από τις κάτω ή πλάγιες γρίλιες και να περάσει από τα προς ψύξη στοιχεία. Με τη πάροδο του χρόνου όμως και την εξέλιξη επεξεργαστών οι οποίοι είχαν τη δυνατότητα εκτέλεσης πολύ περισσότερων υπολογισμών στη μονάδα του χρόνου, η παραπάνω απλοϊκή μέθοδος της ελεύθερης μεταφοράς, έπαψε να είναι αρκετή και δημιουργήθηκαν ανάγκες για μεγαλύτερους ρυθμούς μετάδοσης θερμότητας από τον επεξεργαστή, προκειμένου αυτός να μην υπερθερμανθεί και καταστραφεί. Η ανάγκη αυτή για μεγαλύτερους ρυθμούς μετάδοσης θερμότητας οδήγησε αρχικά τους κατασκευαστές στη χρήση πτερυγίων, τα οποία ήταν κολλημένα επάνω στους επεξεργαστές (ακόμα θυμάμαι όταν πήρα τη Banshee το 1998 και προσπάθησα να ξεκολλήσω τα πτερύγια από πάνω, γιατί νόμιζα πως ήταν για προστασία κατά τη μεταφορά! Ευτυχώς δεν τα κατάφερα). Τί είναι όμως τα πτερύγια και σε τι μας βοηθάνε;
0 σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου