تجربة جديدة لقياس الحرارة(مترجم)

**tammam_1** · 29-06-2004, 01:14

السلام عليكم
لقد شاهدت هذا المقال و أحببت أن أشارككم إياه و نناقشه معا.وإليكم ترجمته (سامحونا اذا كان فيه ركاكة)
مقدمة:
هناك عدة أمور حول طرق المقارنة بين المعالجات من حيث الحرارة.و قد عملنا بجهد لإيجاد طريقة تعطينا نتائج أصح و قابلة للمقارنة أفضل من الإعتماد على تقرير درجات الحرارة التي نحصل عليها من الثنائيات الحرارية للمعالجات المختلفة.
و بمراعاة الطرق المختلفة كنا نقع بنفس المشكلة مرة بعد أخرى : و هي كيف نقيس الخرج الحراري الكلي بطريقة تكون أقرب ما يمكن إلى الموثوقية و الاعتمادية.

المشكلة في الثنائيات الحرارية هي باختلاف طرق البناء حيث أنه لا يوجد طريقة حقيقية للمقارنة بين النتائج المعطاة, إن الثنائيات الحرارية تقيس حرارة منطقة معينة فقط(ليس المعالج فقط).و الرقم الذي نحصل عليه من المعالج لا يمثل بالضرورة متوسط الحرارة لسطح المعالج.
حتى أن قياس زيادة درجة حرارة النظام نفسها تتأثر بالعديد من الأمور, فالمكونات المختلفة للحاسب تسخن أيضاً,وليس هناك طريقة لعزل مشاركة المعالج في هذه العملية.
الرقم الوحيد الذي يمكن أن يعطينا مقارنة حقيقية بين المعالجات هو الطاقة الكلية المحررة من سطح الرقاقة(أو المشتت الحراري).

إن نقل الحرارة من المعالج إلى الخارج (خارج النظام) سيعطينا الرقم المطلوب,ولكن لسوء الحظ فإن المشتت و المروحة ضروريان في المعالجات الحديثة حتى لا تطبخ تلك الأخيرة نفسها. و في الحقيقة لا يوجد طريقة تجعلنا نصل إلى سطح الرقاقة لقياس أي شيء.فكيف يفترض بنا أن نقيس كم تبلغ حرارة شيء ما بينما نحن مطالبون بأن نبرده في نفس الوقت ؟

ليس هناك أي طريقة سهلة لنفكر بها,لكن ليس لأته شيء صعب يعني أنه مستحيل

التعديل بالمشتت :الثورة الجديدة
حلنا للمشكلة زكي و غريب شيئا ما -لا شيء كامل- لكننا أردنا أرقاما تعطينا بيانات قابلة للاستخدام.إذا فقد احتجنا لأن نقترب قدر الإمكان لقياس حرارة سطح المعالج , فقررنا أن نفح ثقبا في المبدد ثم نضع فيها حساس حراري.

المبدد الذي اخترناه كان من نوع زالمان (Zalman CNPS7000A-AlCu) لكي يكون شيئا مشتركا بين المعالجات. نحن أردنا قياس الحرارة في مركز المبدد القريب من السطح الذي سوف يلامس المعالج(أقرب ما يمكن للرقاقة).لذلك حفرنا من الجانب حتى مركز القاعدة النحاسية و تم تثبيت آلية القياس في منصف السطح الجانبي للمبدد بالبراغي و قد اضطررنا للحفر بشكل مائل للوصول إلى ما نريد و هذه صورة ما انتهينا إليه:

صورة جانبية قريبة لمبددنا المعدل
إن هذا المبدد (المشتت الحراري) يلائم كل المعالجات التي أردنا اختبارها.و قد تمت طمأنتنا أن تخفيض قدرته التبريدية قليلا بحفر الحفرة فيه لن تمنعه من المحافظة على حرارة معتدلة للمعالج ليبقى يعمل.قمنا بوصل الحساس الحراري الذي أتى مع الصندوق و بما أنه قد جهز لإظهار الحرارة فإننا لم نقم بعمل واحد لأنفسنا و قمنا بوصله فقط إلى اللوحة الأمامية

شاشة العرض التي استخدمناها لقراءة الحرارة

يجب أخذ الحذر عند قراءة البيانات التي نجمعها باستخدام هذا المبدد.
قبل كل شيء هذه ليست قياسا للخرج الحراري للمعالج و انما هي قياس لحرارة موضع معين ضمن نظام مفتوح.و هذا يعني أن الأرقام التي سنحصل عليها ما تزال غير معبرة مئة بالمئة.
فالمعالج يسخن أسفل المبدد بينما تقوم المروحة بتبريد الباقي. و بالرغم من أن الحرارة يتم تشتيتها عبر المبدد فإنه اذا وجدت بقعة باردة أو ساخنة قريبة جدا من مكان قراءة الحساس للحرارة فإن البيانات ستكون خاطئة لهذا المعالج ,لأننا نسخن و نبرد هذه القطعة في نفس الوقت ,إن توازن الحرارة الذي نجده في هذا المكان قد لا يتناسب مباشرة مع الخرج الحراري للرقاقة.

لكن مع كل ما قلناه فإنها ما تزال أفضل من استعمال حساس الـ(die) أو مراقبة التغير في حرارة النظام.
قمنا بتجاربنا في غرفة تم التحكم بدرجة حرارتها و بدون أن نضع صندوقا للحاسب,و لكي نجرب المعالجات فقد شغلناهم و أخضعناهم لإختبارين آنيين:
• الأول ببرنامج برايم95 لأربعين دقيقة (على الرغم من أن الحرارة استقرت بعد 25 دقيقة)
• الثاني عند الراحة حيث أخذنا الحرارة بعد تشغيل الحاسب و تركه دون عمل أي شيء لمدة 30 دقيقة (لم يتم تفعيل أي من خيارات حفظ الطاقة)
مقارنات حرارة المعالجات:

بيانات وضع الراحة(العادي)

يمكننا أن نرى أنه في الوضع العادي يكون درجة حرارة معالج بريسكوت أعلى 6 درجات مئوية من معالج نورثوود ,و يزيد أربع درجات فقط عن معالج آثلون 64 بسرعة +3400 وهو أقل حرارة من معالجات آثلون إكس بي . لكن يجب هنا أن ننتبه إلى أن معالجات آثلون إكس بي و ديورون لا يوجد عليها مشتت حرارة مضمن كما في معالجات إنتل و آثلون 64 لذلك سيكون توزيعهم للحرارة مركّزا بشكل أكبر لمنطقة معينة من المبدد الحراري(مباشرة تحت الحساس الذي وضعناه) وهذا ما قد يساعد على فهم سبب هذه القراءات لحرارتهم. لذلك و بسبب اختلاف طريقة اتصالهم بالمشتت فإنه من الأفضل مقارنتهم ببعضهم فقط.

حرارة الحمل

و الآن تحت الحمل فإن الفرق بين نورثوود و بريسكوت يقل درجة واحدة و هذان الاثنان هما أكثر المعالجات حرارة كما نرى , لكن فرق خمس درجات ليس بالكبير نظرا لأننا نأخذ حرارة أسفل المشتت بالقرب من منطقة الإتصال

النسبة المئوية لزيادة الحرارة

و بالنظر إلى النسبة المئوية لزيادة درجة الحرارة لا يوجد قصد من ترتيب الرسمة البيانية لأننا لا نعرف ما هو الأفضل فالزيادة القليلة يمكن أن تعني أن معالجك لا يسحب طاقة أكبر تحت الحمل أو قد تعني أن هندستك المعمارية غير كفء في حفظ الطاقة في الوضع العادي.
و قد اعتقدنا أن هذه الأرقام مثيرة لذلك قمنا بإدراجها