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2011-10-28 03:58 出处:PConline原创 作者:August 责任编辑:xieziniu
1CPU被动散热可行性研究回顶部

  特别声明:本文是针对CPU进行非常规性的被动散热评测,检验了目前各等级CPU在严重恶劣的散热条件下的实际表现情况。由于不同的处理器采用的热功耗设定、过热保护机制都不同,所以本文严格意义上应该归为探讨类文章,对用户在实际的常规环境中使用PC并没有直接的指导意义,其结果更不能作为检验CPU性能、功耗的主要依据。

  【PConline 评测】10月底的广州终于有了一丝凉意,这让笔者家里的电脑终于可以不在那么“发烧”和“吵闹”。话说笔者的电脑还是三年前淘来的二手货,并且作为一台笔记本,它居然将散热出风口设计在了右边,于是笔者每次都要饱受巨大噪音和酷热气流的摧残。眼下低功耗、低热量成了CPU的一项重要参数,各大厂商也分别开发了自家的节能技术,例如在待机时自动调整CPU频率等,这都让人不禁幻想未来的CPU会不会随着工艺的不断进步,发热量小到不再需要风扇。

拆掉风扇无压力?CPU被动散热可行性研究

  事实上如今很多的CPU产品需要应用在超薄本、平板电脑、HTPC这样散热环境很苛刻的平台中,像Intel的Atom系列、AMD的APU E系列也都开始逐渐采用了被动散热的形式。而主流CPU仍旧需要散热风扇来协助散热,因此本期评测我们就将对象锁定在两款主流性能的CPU,Intel Core i5 2300和AMD A8-3850,看看他们能否应对被动散热的极端挑战。

测试对象介绍

i5 2300
Intel Core i5 2300/盒装 图片 系列 评测 论坛 报价 网购实价

  Intel Core i5 2300/盒装采用最先进的32nm Sandy Bridge架构工艺,原生四核心设计,默认频率为2.8GHz,通过睿频技术可睿频到3.1GHz。它采用三级缓存设计,每个核心拥有独立的一、二级缓存,分别为64KB和256KB,四个核心共享6MB三级缓存。核芯显卡为HD Graphics 2000,拥有6个EU单元,默认频率为850MHz,可睿频到1.1GHz,支持DX10.1技术。TDP热设计功耗为95W。

AMD最强APU,AMD A8-3850:

AMD A8-3850
AMD A8-3850  图片  评测  论坛  报价

  AMD A系列APU是AMD新一代的主流级CPU,其中AMD A8-3850为旗舰型号,采用最新的32nm制作工艺,其中CPU部分采用原生四核设计,基于Husky微架构(K10的改进版),默认主频为2.9GHz,每个核心拥有1MB二级缓存;GPU为Radeon HD 6550D,具备400个流处理单元,默认频率为600MHz。热设计功耗为100W,最高可支持DDR3-1866内存,接口为全新的FM1,需要搭配新的A75主板缓存。

CPU
Intel i5 2300AMD A8-3850
微架构
Sandy BridgeHusky
核心/线程4/44/4
制作工艺32nm32nm
频率/加速2.8-3.1GHz2.9GHz
GPUIntel HD Graphic 2000AMD Radeon HD 6550D
L2缓存256KB x 41MB x 4
L3缓存6MB/
TDP热设计功耗95W100W
接口LGA 1155Socket FM1
参考价格1190元1100元

  从参数上看,两款CPU的核心数、工艺、频率、TDP热设计功耗、价格都十分接近,一个是定位于高端发烧的炫酷游戏王,一个是自家APU产品线中的最强产品,因此可比性很高。

关于被动式散热

被动散热
被动散热其实很早就有

  被动散热就是指散热器在不需要主动散热设备的条件下(如风扇)进行被动式的散热。与传统主动式风冷散热方法不同的是,风冷散热的效果首先要取决于环境温度的高低,随后是风扇所产生的风压大小,而被动散热就只剩下环境温度这一项影响散热效果的因素。在这种前提下,需要发热体尽可能的加大与环境温度的接触面积,以达到要求的散热效果。

MS-E350HD
被动式散热主板

  因此目前市面上被动散热系统往往都采用大面积的散热片,有的更是将热管穿过底座与铝片,直接采用焊接连接。因此我们本次测试将采用目前市面上一般的塔型热管散热器来模拟CPU的被动散热环境,测试时我们将散热器的风扇电源拔掉,机箱内部的风扇也不接电源,完全利用环境气流来散热。

2测试平台、环境及方法介绍回顶部

测试平台、环境及方法介绍

Intel LGA 1155平台
CPU
Intel Core i5 2300
主板
技嘉 GA-Z68XP-UD3
内存
宇瞻DDR3-1333 2GBX2
显卡
AMD Radeon HD 6670
硬盘
Crucial 英睿达 m4系列固态硬盘(128G)
机箱
至睿 A4C
AMD Socket FM1平台
CPU
AMD A8-3850
主板
华硕 F1A75-V PRO
内存
宇瞻DDR3-1333 2GBX2
显卡
AMD Radeon HD 6670
硬盘
Crucial 英睿达 m4系列固态硬盘(128G)
机箱
至睿 A4C
软件平台
系统软件
Windows 7 64位旗舰版
驱动程序
AMD催化剂11.9 FOR Windows 7 64bit
评测软件
Orhtos
Futuremark PCMark 7
AIDA64 Extreme Edition

  我们本次评测的项目是Intel Core i5 2300和AMD A8-3850的被动散热测试(为了尽量避免显卡散热带来的高温,我们采用了发热量小的HD6670显卡),在PConline评测室内进行,室内环境温度控制在24℃~25℃之间,湿度保持在42%。测试平台采用机箱封闭测试,运行PCmark7中的相关测试接近普通用户日常的实际工作环境,运行Orhtos软件使CPU核心达到满载测试平台稳定性,并通过监控软件AIDA64中的温度监控功能,实时监控CPU的温度变化。

测试环境
室内的温度和湿度

测试环境
常见的塔形热管散热器

测试环境
所有风扇都给关了

  测试平台中采用的CPU散热器是一款常见的塔形热管散热器(由于Intel和AMD的原装散热器存在一定差异,因此这里采用第三方散热器),测试时将散热风扇的供电插头拔出,以模拟被动散热时的使用环境。

CPU节能
在主板BIOS处开启Intel节能技术

CPU节能
在主板BIOS处开启AMD节能技术

  为了模拟一般用户的实际使用环境,我们在主板的BIOS处开启了CPU节能技术,这样能保证CPU在低负载情况下,节能技术帮助CPU降温。另外,关闭AMD的交火,关闭华硕主板的EPU技术,使测试环境符合大多数CPU的使用环境。

3毫无压力!PCMark 7通用性能测试回顶部

PCMark 7通用性能测试

PCMark 7通用性能测试
PCMark 7程序界面

  PCMark 7是一套针对PC系统进行综合性能分析的测试套装,需要操作系统是微软Windows 7。随着固态硬盘、上网本和平板机等新设备、新技术的出现和普及,PCMark 7也针对它们进行了专门优化,照样可以很好地衡量它们的整体性能水平。

PCMark 7通用性能测试
网页浏览测试

PCMark 7通用性能测试
文字编辑测试

  本次测试因为要模拟一般用户的日常使用,因此我们选择了PCMark7通用性能中的Creativity创建测试和Productivity办公测试。项目包括导入图片、视频编辑、图片处理、高质量视频转码、Windows Defender、应用程序启动、网络浏览与解密、办公、数据解密、文字编辑等,测试时间约20分钟。

开机5分钟后待机温度

待机
Intel Core i5 2300平台开机5分钟后待机温度36℃

  可以看到Intel Core i5 2300待机时CPU倍频会被自动减低至16x,此时CPU的主频为1.6GHz。待机时CPU核心的表面温度为36摄氏度,四颗核心的温度分别为44、46、43、45摄氏度。核心温度比表面温度约高10摄氏度左右。

待机
AMD A8-3850平台开机5分钟后待机温度36℃

  AMD A8-3850在开机5分钟后,由于我们开启了节能技术,处理器倍频在待机时被降至8x,此时处理器主频仅为0.8GHz。此机时CPU核心的表面温度为36摄氏度,四颗核心的温度全部为16摄氏度。核心温度比表面温度约低20摄氏度,核心温度甚至比环境温度还要低。

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  为什么核心温度的差别那么大?

  在核心温度的检测上,两款CPU出现了截然不同的结果,但这些误差都不是监控软件的问题造成的,其实相关的原因可以简单理解为CPU的制造工艺的不同。Intel和AMD都在CPU的每一个核心上集成了一个DTS(数字温度传感器),因此我们可以看到每一个核心的温度。但由于封装方式的不同、芯片面积、顶盖材质的差异,热量从CPU核心发出,经过铜镍合金的顶盖,再传递到CPU散热片上,即便是导热系数再好的CPU散热器,也很难保证CPU核心等于CPU散热片温度。倘若两者温度一致,热量也就无法传递了。本次测试我们以CPU表面温度为准。

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运行PCMark 7通用性能测试后

PCMark7测试后
Intel Core i5 2300运行PCMark7测试后温度59℃

PCMark7测试后
AMD A8-3850运行PCMark7测试后温度67℃

测试结果

测试结果
测试结果

  从测试结果来看,两颗CPU可以说都顺利通过了日常使用压力下的被动散热测试。由于开启了节能技术,两颗CPU都可以通过智能调整处理器倍频来控制CPU温度,不过由于只是用PCMark7来模拟日常使用,CPU并不会达到满载状态,大部分测试项目仅需10-20%的CPU占用率即可顺利完成。可见主流CPU即使采用被动散热,也能完全应付QQ聊天、网页浏览等日常使用。

4截然相反!CPU满载压力测试回顶部

CPU满载压力测试

  本项目采用ORTHOS软件使核心达到满载状态,模拟极端使用环境(运行大型游戏、软件时常会出现CPU满载的现象)。

CPU满载压力测试
Intel Core i5 2300满载运行6分钟后温度88℃

  Intel Core i5 2300满载运行6分钟后CPU倍频会被自动减低至17x,CPU的主频为1.7GHz,相信是Intel的过热保护机制起了作用。此时CPU核心的表面温度为88摄氏度,但四颗核心的温度分别为95、98、99、96摄氏度。事实上我们注意到CPU表明温度升至70摄氏度左右时,CPU就开启了温度保护,倍频不断降低。

CPU满载压力测试
AMD A8-3850满载运行6分钟后温度80℃

  AMD A8-3850在满载运行6分钟后,由于过热保护机制处理器倍频在此时被降至8x并不再下降,处理器主频仅为0.8GHz。此机时CPU核心的表面温度为80摄氏度,四颗核心的温度全部为69摄氏度。

意想不到的事情发生了

25分钟时
25分钟时AMD A8-3850率先到达100℃

  CPU满载测试来到第25分钟时,意想不到的事情发生了。AMD A8-3850的温度终于来了100摄氏度,而CPU的倍频依旧保持8x纹丝不动,与之相反,温度却在不断飙升。反观Intel Core i5 2300温度依旧保持在88摄氏度纹丝不动,而CPU倍频却不断下降,来到了13x。

意想不到的事情又发生了

过热关机
31分43秒,A8-3850过热关机

30分钟时
31分左右Intel Core i5 2300温度依旧88℃

  CPU满载测试来到第31分钟时,意想不到的事情又发生了。AMD A8-3850的温度虽然将倍频一直锁定在8x,但温度一路飙升,终于在31分43秒时来了113摄氏度,然后就过热关机了。反观Intel Core i5 2300温度依旧保持在88摄氏度纹丝不动,而CPU倍频却不断下降,来到了12x,并有不断下降之势。

测试结果

测试成绩
测试结果

PConline评测室总结:  

  可以预计,即便继续烤下去,Intel Core i5 2300也不会有大的提升,不断下降的频率使其温度一直稳定在固定范围。至于Intel Core i5 2300的倍频降到何时为止,温度又会不会继续上升,会不会最终也难逃过热关机的命运?笔者这里先卖个关子。

  至此,我们本次的CPU被动散热可行性测试终于可以告一段落。通过PCMark7通用性能测试和30分钟以上拷机测试,我们大致可以总结出以下几点结论:

  一、CPU被动散热的确可行,但是仅限低功耗设计的CPU。像Intel Core i5 2300或者AMD A8-3850这样功耗设计在100W左右的CPU还是使用风冷散热比较好,否则就只能运行一些低占用率的应用。

  二、被动散热对环境温度、环境散热条件要求很高,即便是低功耗的CPU在使用被动散热时也要保证机箱环境的风道通畅。

  三、Intel和AMD的过热保护机制截然不同。这是本次测试得到的最有用也是最有意思的结论,在CPU温度不断升高的情况下,Intel采用的是逐级降低CPU倍频的方式将温度控制在安全范围,不过CPU因此会长时间运行在高温环境下;而AMD则是迅速的将倍频降低至8x,然后CPU温度一路升高,超过安全范围便自动关机。这两种不同的机制孰优孰劣,实在很难判断,不过也证明了如今想“烧”坏掉CPU已经是件困难的事情,一般用户只要散热得当,CPU都可以稳定正常的运行。[返回频道首页]

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