Domanda:
Perché un processore overclocca più velocemente quando viene raffreddato con azoto liquido?
user3045
2011-06-14 23:42:32 UTC
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Perché un processore overclocca più velocemente quando viene raffreddato con azoto liquido? Inoltre, è il contrario il motivo per cui il processore rallenta quando fa caldo?

Sono particolarmente interessato ai processori Intel.

Cinque risposte:
Olin Lathrop
2011-06-15 00:06:08 UTC
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Non è la temperatura che lo fa funzionare più velocemente o più lentamente. La temperatura più bassa consente di rimuovere più potenza termica dal dispositivo, il che consente di inserire più energia elettrica senza bruciarla, il che consente di sincronizzarlo più velocemente. Parte della potenza elettrica richiesta è proporzionale alla velocità di clock.

Quindi è una funzione della dissipazione del calore della potenza che viene immessa. Se è così, allora come mai Windows rallenterà se la CPU si surriscalda?
@kurtnelle, molti processori più recenti si spegneranno automaticamente se si surriscaldano per evitare danni. La maggior parte dei processori si spegne anche se supera una certa temperatura (potrebbe essere compresa tra 70 ° C e 95 ° C)
Perché rallentando il core può essere eseguito più lentamente, il che utilizza meno energia elettrica, che produce meno calore, che può ancora impedire al processore di friggere quando è caldo. In realtà non sapevo che Windows fosse abbastanza intelligente da farlo. Prendo la tua parola su questo e spiego il ragionamento supponendo che lo faccia davvero.
Ora che ci penso di più, è più probabile che l'hardware del processore ridimensiona automaticamente l'orologio quando fa caldo rispetto a Windows che ha qualcosa a che fare con esso.
"La temperatura più bassa consente di rimuovere più potenza termica dal dispositivo, che altrimenti brucerebbe il dispositivo se sincronizzato più velocemente".
@Olin Lathrop Dobbiamo smetterla di incontrarci in questo modo! :) Secondo questa pagina (http://www.diodes.com/_files/design_note_pdfs/zetex/dn4.pdf) La velocità limite dei dispositivi bipolari e dei MOSFET rallenta dall'1,0 al 2,5% per aumento di grado C. La velocità di commutazione dei FET non cambia molto, ma la velocità effettiva cambia a causa delle velocità di taglio.
Wow, quindi è vero allora? !!!
@kurtnelle, David sta parlando di un effetto minore. Indipendentemente dal fatto che le porte logiche diventino un po 'più veloci o meno una temperatura inferiore, la temperatura direttamente non influisce sulla velocità di un processore per PC. Questo è regolato esclusivamente dalla velocità di clock. In altre parole, il processore funziona tanto velocemente quanto decidiamo di sincronizzarlo. Tuttavia, sincronizzalo troppo velocemente e potrebbe bruciarsi o non funzionare correttamente. Freddo * consente * di sincronizzarlo più velocemente, ma da solo non lo fa funzionare più velocemente.
Ok, così fa l'hardware, rallenta in modo intelligente per evitare danni; almeno sui processori moderni (e per moderno intendo p4 e superiori).
@kurtnelle Alcune famiglie di CPU hanno questa funzione, la serie core i7, ad esempio, ha limiti TDP fissi. Inoltre, la CPU è anche molto più suscettibile agli errori interni quando è "calda" o overcloccata senza tensione aggiuntiva. Alcuni errori sono fatali (di solito un BSOD in Windows) alcuni errori possono essere corretti ma spesso richiedono lo svuotamento della pipeline e / o delle cache che arresta efficacemente la CPU per un periodo di tempo. Altri errori non sono fatali, non vengono rilevati dai meccanismi interni, ma vengono rilevati dal sistema operativo che di solito tenterà di correggerli, il che può essere un processo lento.
Alcuni anni fa ho visto un video che commercializzava essenzialmente la funzione di Intel di cronometrare quando la CPU si surriscalda. Un Intel e un Athlon MB erano fianco a fianco e sui loro schermi era in esecuzione un gioco d'azione. Contemporaneamente i dissipatori di calore sono stati staccati dalle CPU. In poco tempo lo schermo dell'Intel rallentò (dimostrando l'auto-protezione del clock-down), mentre l'Athlon continuava a girare a piena velocità. Non molto tempo dopo, il chip Athlon è esploso, game over.
non sono sicuro che fosse, ho pensato che ci fosse un fianco a fianco senza i tagli, ma in pratica ottiene il punto: http://www.youtube.com/watch?v=XgOmMAasqto
@JustJeff Sì, è a causa di quel problema termico con AMD che sono scettico sui chip AMD fino ad oggi. @Mark, hai qualche informazione sul nome del metodo utilizzato per "svuotare la cache" ecc. Per tenere conto degli errori?
@Kurtnelle Non tutte le informazioni no, dubito che nessuno tranne Intel / AMD lo faccia. La maggior parte della cache della CPU è ECC, può correggere errori di 1 bit e rilevare errori di 2 bit. Il rilevamento di un errore a 2 bit è un trigger per svuotare (almeno) questa riga della cache e ricaricarla dalla ram.
Ah, quindi la CPU può estrarre i dati dalla ram nella cache. Fai il calcolo. Se rileva un errore, svuota la cache e ricomincia. Ha senso. Grazie mark.
Quella demo è stata, in un certo senso, ingiusta. I processori sono progettati per essere utilizzati con dissipatori di calore e un dissipatore di calore installato correttamente non scomparirà del tutto in assenza di sabotaggio (e se un sabotatore può rimuovere un dissipatore di calore, potrebbe altrettanto bene distruggere qualsiasi altra cosa). Un test migliore sarebbe stato quello di bloccare la ventola del dissipatore di calore (poiché le ventole possono e falliscono). Mi aspetterei che almeno il modello successivo AMD sarebbe probabilmente sopravvissuto a quel test.
old_timer
2011-06-15 00:22:19 UTC
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Vuoi mantenere il core entro il suo raggio operativo. Se si desidera eseguire il core più velocemente, il che significa che consuma più calore / energia, è necessario rimuovere più calore per mantenerlo entro il suo intervallo di temperatura operativa. Se puoi migliorare il raffreddamento attraverso vari metodi, ventole, liquido, gas, altrimenti, puoi aggiungere più energia sotto forma di un clock aumentato (moltiplicatore). Puoi danneggiare la parte cercando di farlo funzionare troppo a freddo nel miglior modo possibile facendolo scorrere troppo caldo. Inoltre c'è un limite fisico a questo non puoi eseguirlo infinitamente veloce infinitamente freddo. Il tuo limite è probabilmente determinato dal silicio stesso, c'è un limite al moltiplicatore di clock e dovresti cambiare l'oscillatore di riferimento per continuare ad aumentare la frequenza di clock.

Pensa al corpo umano, prova a correre un miglio quando fuori ci sono 60 gradi, poi trova un posto dove provare a correre con gli stessi vestiti quando fuori ci sono 110 o 120 gradi. Quale è probabile che tu riesca a superare il miglio senza svenire (fallendo)? Quale temperatura ti permetterà di spingerti più forte del normale? Mantieni il tuo corpo entro l'intervallo di temperatura di esercizio e puoi spingerlo più forte, almeno per un periodo di tempo. Se ti sei riscaldato all'interno prima della corsa, potresti spingerti un po 'più velocemente se fuori ci fossero 50 gradi. Ma c'è un limite, riscalda tutto ciò che vuoi al chiuso, ma con una maglietta e pantaloncini potresti non farcela quando è 30 sotto fuori, 40 sotto, 50 sotto.

user3624
2011-06-14 23:45:14 UTC
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I semiconduttori funzionano più velocemente a una temperatura più bassa e a una tensione di alimentazione più alta. Una tensione più alta significa più calore generato, il che significa che deve essere raffreddato di più. Più riesci a raffreddare un chip, più velocemente puoi farlo andare.

Vintage
2011-06-15 03:24:08 UTC
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Diverse persone hanno correttamente risposto che un maggiore raffreddamento consente alla CPU di funzionare più velocemente, PERCHÉ se è raffreddata ti permette di overcloccarla di più. Queste stesse persone hanno correttamente implicato ciò che sto per dire chiaramente: questo non era (fino a poco tempo) un talento nativo delle CPU. E non è mai stata una legge fisica dei semiconduttori.

Una CPU con clock a 1.2 GHz funziona esattamente a 1.2 GHZ, sia raffreddata a 60F che funzionante a 160F. Se si perde il raffreddamento (ad esempio, rimuovere la ventola di raffreddamento + il dissipatore di calore), funzionerà a 1,2 GHz fino a quando non si scioglierà in una pozzanghera e non potrà più funzionare a nessuna velocità. Ma funzionerà esattamente a 1,2 GHz fino al momento in cui muore. Scommetto che molti su questo forum lo hanno effettivamente assistito / sperimentato.

Alcuni dei nuovi computer hanno i propri sistemi di monitoraggio e controllo della temperatura che abilitano / disabilitano automaticamente l'overclock (o altrimenti regolano la velocità della CPU) in base alla temperatura della CPU. Quindi, se la CPU si surriscalda, si rallenta (riducendo l'energia) invece di bruciarsi. (Penso che lo faccia selezionando un clock più lento o dividendo il clock esistente verso il basso; ma non sono un esperto di nuove parti interne della CPU.)

Se la CPU si raffredda, il circuito di governo automatico inverte questo processo per consentire alla CPU di funzionare più velocemente.

A temperature più elevate, sia i conduttori che gli isolanti sono spesso meno efficaci di quanto sarebbero a freddo. Di conseguenza, molti dispositivi iniziano a funzionare male quando diventano troppo caldi, anche prima di aver raggiunto una temperatura che provocherebbe danni.
BarsMonster
2011-06-15 10:13:51 UTC
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Giusto per chiarire: non si tratta solo di dissipazione del calore. Puoi dissipare 1000 W di potenza utilizzando il noioso raffreddamento ad acqua, ma non ti permetterebbe di arrivare in cima.

L'idea è che le proprietà dei semiconduttori cambino, così come la resistenza dell'interconnessione (= rame) .Resistenza inferiore: costante RC inferiore, che è il fattore principale che limita la velocità del processore.

Se si potesse raffreddarlo fino allo stadio di superconduttività, il clock aumenterebbe ancora di più, ma questo è improbabile per l'interconnessione in rame che vediamo nella corrente CPU.

Inoltre, se lo raffreddi fino alla superconduttività, nessuno dei transistor funzionerà; c'è un motivo per cui si chiama "semiconduttore".
Il silicio non è un superconduttore, anche a 0,000001K. Inoltre, nessuna fortuna con il rame: solo l'alluminio (che è un altro metallo di interconnessione popolare) è superconduttore a 1.2K.
Quindi dovremmo usare Helium slush se vogliamo che la CPU sia davvero veloce.
@OskarSkog Non necessario.La mobilità elettrone / lacuna diminuisce anche a basse temperature (è solo che la resistenza è molto più significativa per bloccare lo spettacolo), quindi c'è una temperatura ottimale e non è vicina a 0K.In modo ottimale, hai bisogno di qualcosa tra 100-200K con una temperatura specifica diversa per i diversi chip e tecnologie di produzione.
Ah sì, il coefficiente di temperatura negativo dei semiconduttori.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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