Як правильно організувати охолодження в ігровому комп'ютері

⇡ # Методика тестування і стенд

Короткий опис всіх компонентів системи вироблено. Для більшої наочності список всього заліза тестового ПК, а також супутні прилади та програмне забезпечення наведені в таблиці нижче.

Intel Core i7-8700K, 6 ядер і 12 потоків, 3,7 (4,7) ГГц, 12 Мбайт L3, LGA1151-v2 Материнська плата MSI Z370 GAMING M5 Оперативна пам'ять Corsair CMK16GX4M2A2666C16 (16 Гбайт, DDR4- 2666) Накопичувачі Western Digital WD10EFRX, 1 Тбайт, SATA 6 Гбіт / с Western Digital WDS100T1B0A, 1 Тбайт, SATA 6 Гбіт / с Team Group T-FORCE CARDEA, 480 Гбайт, PCI Express x 4 3.0 Відкрите MSI GeForce GTX 1080 Ti GAMING X TRIO, 11 Гбайт GDDR5X Блок живлення Thermaltake Smart Pro RGB 750W Bronze, 750 Вт Корпус Thermaltake Core X31 Корпусні вентилятори 6 × Thermaltake Riing Plus 12 RGB Radiator Fan TT Premium Edition Процесорне охолодження Thermaltake Frio Silent 12 Thermaltake Floe Riing RGB 240 TT Premium Edition Монітор NEC EA244UHD Оп Раціон система Windows 10 Pro x64 ПО для відеокарт NVIDIA GeForce Game Ready Driver 390.65 Додаткове ПО Видалення драйверів Display Driver Uninstaller 17.0.6.1 Вимірювання FPS Fraps 3.5.99 FRAFS Bench Viewer Action! 2.3.0 Розгін і моніторинг GPU-Z 1.19.0 HWiNFO64 v5.70 MSI Afterburner 4.4.0 Додаткове обладнання Тепловізор Fluke Ti400 Шумомер Mastech MS6708 Ватметрів watts up? PRO Струмові кліщі UNI-T UT 231

Тестування проводилося в ізольованому приміщенні, температура в ньому змінювалася в діапазоні від 23,3 до 24,5 градусів Цельсія. Першим і найголовнішим етапом стало вивчення ефективності охолодження основних компонентів системи в залежності від підключення (різну кількість, різна спрямованість роботи) корпусних вентиляторів. Для отримання стабільних результатів все вентилятори в системному блоці працювали з фіксованою частотою: корпусні вентилятори - ~ 950 об / хв (50%); вентилятор процесорного кулера - ~ 1400 об / хв (100%); вентилятори відеокарти - ~ 1330 об / хв (50%). Не було можливості контролювати обертання вентилятора тільки у блоку живлення, але справедливості заради зазначу, що PSU весь час перебував за загороджувальної перегородкою, а тому ніяк не впливав на тестування.

Проводилося вимірювання температури наступних компонентів системного блоку:

• Найгарячіший ядро ​​центрального процесора (Core Max).
• VRM материнської плати.
• GPU дискретної відеокарти.
• VRM дискретної відеокарти.
• Оперативна пам'ять.
• Чіпсет.
• Накопичувачі.

Моніторинг більшості параметрів системи здійснювався за допомогою програми HWiNFO64 5.70. Нагрівання конвертерів живлення материнської плати і відеокарти проводився за допомогою струмових кліщів (через підключення термопари) і тепловізора. Назви вимірювальних приладів наведені в таблиці.

Тестування проводилося в двох режимах навантаження: за допомогою програми Prime95 29.3 (30 хвилин) і гри «Відьмак-3: Дике полювання» (максимально можливі настройки якості графіки, Ultra HD, 60 хвилин). На графіках вказана максимальна температура, досягнута за відведений відрізок часу.

На другому етапі тестування була вивчена залежність ефективності охолодження компонентів системи від типу використовуваного процесорного охолодження. Також було проведено тестування накопичувача Team Group T-FORCE CARDEA 480 Гбайт методом установки цього SSD в різні слоти M.2 на материнській платі MSI Z370 GAMING M5. Навантаження накопичувачів здійснювалася за допомогою програми Iometer 1.1.0. В рамках цього експерименту ЗУ навантажувалося послідовними операціями з глибиною черги запитів в 32 команди.

⇡ # Результати тестування

У тестовий системний блок було встановлено шість вентиляторів Thermaltake Riing Plus 12 RGB Radiator Fan TT Premium Edition. Процесорний кулер, відеокарта і SSD були встановлені так, як показано на фотографії нижче.

тестовий стенд

Всього було випробувано вісім режимів:

• Варіант №1. Без активної роботи корпусних вентиляторів.
• Варіант №2. Активна робота нижнього вентилятора (на вдув), встановленого на передній панелі корпусу.
• Варіант №3. Активна робота вентилятора (на видув), встановленого на задній панелі корпусу.
• Варіант №4. Активна робота вентилятора (на видув), встановленого на задній панелі, і вентилятора (на видув), встановленого на верхній панелі корпусу.
• Варіант №5. Активна робота вентилятора (на видув), встановленого на задній панелі, і нижнього вентилятора (на вдув), встановленого на передній панелі корпусу.
• Варіант №6. Активна робота вентилятора (на видув), встановленого на задній панелі, і двох нижніх вентиляторів (на вдув), встановлених на передній панелі корпусу.
• Варіант №7. Активна робота вентилятора (на видув), встановленого на задній панелі, і вентилятора (на вдув), встановленого на нижній панелі корпусу.
• Варіант №8. Активна робота всіх корпусних вентиляторів.

Перше, на що звертаєш увагу, - це, звичайно ж, тип навантаження. Так, Prime95 серйозно навантажує центральний процесор, проте найсильніше системний блок «страждає» саме в іграх. Втім, все логічно - відеокарта з TDP 250+ Вт помітно позначається температурах, що спостерігаються всередині корпусу.

Природно, найбільш неефективним виявився варіант без активних корпусних вентиляторів. Системам охолодження процесора і відеокарти, хоч і налічується відразу чотири активних вентилятора, виявляється досить важко нагнітати прохолодні потоки через вентиляційні отвори Thermaltake Core X31. А адже в стенді використовується величезний корпус обсягом майже 63 літри! В іншому комп'ютерному «житло», меншого обсягу, ситуація посилиться ще сильніше.

Під час випробувань контролювалося в тому числі і динамічна зміна частоти графічного ядра відеокарти. На жаль, користувач не може контролювати цей параметр вручну. При нагріванні GPU до певної величини починає знижуватися частота процесора GeForce GTX 1080 Ti. Результати виглядають наступним чином:

• Варіант №1 - зміна частоти з 1974 до 1886 МГц.
• Варіант №2 - зміна частоти з 1974 до 1924 МГц.
• Варіант №3 - зміна частоти з 1974 до 1924 МГц.
• Варіант №4 - зміна частоти з 1974 до 1924 МГц.
• Варіант №5 - зміна частоти з 1974 до 1936 МГц.
• Варіант №6 - зміна частоти з 1974 до 1949 МГц.
• Варіант №7 - зміна частоти з 1974 до 1936 МГц.
• Варіант №8 - зміна частоти з 1974 до 1949 МГц.

Вважаю, що одного вентилятора теж недостатньо для ефективного виведення нагрітого повітря. Судіть самі, при роботі однієї крильчатки, встановленої на передній стінці корпусу, температура центрального процесора під навантаженням Prime95 впала всього на 4 градуси Цельсія. У стенді встановлена ​​відеокарта з трьома вентиляторами, довжиною 325 мм. Очевидно, що такий графічний адаптер перегороджує шлях потоку прохолодного повітря до процесорної СО.

Мінімальна необхідна кількість вентиляторів в Tower-корпусі - два, природно, один «карлсон» краще встановити на передній панелі на вдув, другий - на видув.

Зовсім не дивно, що найефективнішим виявився варіант №8. Максималісти можуть сміливо взяти його на озброєння. В іграх вдалося досягти максимально низького нагріву центрального процесора і відеокарти. Отже, користь від установки на передню панель корпусу двох і навіть трьох вентиляторів, безсумнівно, є. У порівнянні з п'ятим варіантом в «Відьмак-3» вдалося досягти зниження температури самого гарячого ядра Core i7-8700K на цілих 10 градусів Цельсія, а GPU - на 4 градуси Цельсія!

Для отримання адекватних результатів, які можна порівнювати один з одним, вентилятори працювали на фіксованих частотах обертання. Думаю, ви прекрасно розумієте, що на ефективність охолодження компонентів системного блоку вплине зміна обертів вентиляторів в більшу або меншу сторону. Також результати зміняться, якщо замість 120-мм крильчаток використовувати нагнітачі повітря меншого або більшого діаметру. У продажу знаходиться кілька сотень різних моделей вентиляторів. Важливо дотримати баланс між ефективністю охолодження і рівнем шуму. Тому дуже здорово, що сучасні материнські плати можуть управляти обертанням лопатей вентиляторів, навіть не оснащених ШІМ.

У комплекті з будь-яким корпусом і процесорним корпусом йде інструкція, в якій чорним по білому написано, як правильно встановлювати вентилятори. Так що в цій справі немає сенсу винаходити велосипед, намагатися перехитрити закони фізики і придумати щось своє.

Наведу наочний приклад. Для доказу моїх слів я спеціально зібрав «неправильний» стенд. Система працювала в наступних режимах:

• Варіант №1. Активна робота вентилятора (на видув), встановленого на задній панелі, і нижнього вентилятора (на вдув), встановленого на передній панелі. Правильний варіант.
• Варіант №2. Активна робота вентилятора (на вдув), встановленого на задній панелі, і нижнього вентилятора (на видув), встановленого на передній панелі. Вентилятор процесорного кулера направляв повітря в бік задньої стінки.
• Варіант №3. Активна робота вентилятора (на вдув), встановленого на задній панелі, і нижнього вентилятора (на видув), встановленого на передній панелі. Вентилятор процесорного кулера направляв повітря в бік передньої стінки.

У випадку з третім варіантом вентилятор на задній панелі, вдувающий повітря, по суті, нічого не охолоджує, але тільки заважає крильчатці процесорного кулера «викидати» нагріте повітря за межі корпусу. У той же час нижньому вентилятору, закріпленому на передній стінці кейса, нічого викидати, так як гаряче повітря знаходиться зверху. Навпаки, цей «карлсон» тільки забирає таку необхідну для відеокарти «прохолоду». В результаті температура GPU збільшилася на 11 градусів Цельсія.

Другий варіант неправильної установки вентиляторів виявляється не сильно краще. Думаю, очевидно, що розглядати інші безглузді способи розміщення «Карлсон» в корпусі ПК немає ніякого сенсу.

У випадку з другим варіантом частота GPU змінювалася в діапазоні від 1974 до 1810 МГц, у випадку з третім варіантом - в діапазоні від 1974 до 1873 МГц. Як бачите, MSI GeForce GTX 1080 Ti GAMING X TRIO ще й серйозно «скидала» частоту графічного процесора.

Необслуговувана система рідинного охолодження Thermaltake Floe Riing RGB 240 TT Premium Edition

Очевидно, що головну роль в справі охолодження GPU і CPU грають кулери і корпус. На жаль, я не зміг дістати версію GeForce GTX 1080 Ti з охолоджувачем Blower-типу (в народі - турбіною), проте вдосталь погрався з різним процесорним охолодженням. Крім Thermaltake Frio Silent 12, в експерименті взяли участь двосекційна обслуговуюча «водянка» Thermaltake Floe Riing RGB 240 TT Premium Edition і кулер Down Flow-типу Thermalright AXP-200R. У всіх випадках працювали вентилятор (на видув), встановлений на задній панелі, і нижній вентилятор (на вдув), встановлений на передній панелі корпусу. Thermaltake Frio Silent 12 був протестований в двох положеннях: вертикальному і горизонтальному.

У цьому тесті цікавий не показник нагріву центрального процесора. Очевидно, що з охолодженням Core i7-8700K краще за всіх впорається СВО від компанії Thermaltake. Тут цікаво простежити за тим, як зміниться температура інших компонентів системного блоку. Наприклад, при установці «водянки» зникає ефект, коли вентилятор процесорного кулера додатково обдуває елементи VRM-зони материнської плати. У деяких випадках це може привести до серйозного перегріву компонентів конвертера харчування і, як наслідок, до нестабільної роботи системи. Кулер типу Down-Flow, навпаки, обдуває околосокетное простір, включаючи модулі оперативної пам'яті. Однак при такому охолодженні нагріте повітря гірше залишає межі корпусу.

Результати все ж вважаю очевидними. Так, «водянка» чудово справляється з охолодженням дуже гарячого процесора, але в разі застосування такого типу обладнання необхідно обзавестися добре вентильованим корпусом - VRM-зона матплата стала грітися помітно сильніше. Втім, ніяких критичних температур ніхто не почув. Виходить, охолодження в такому просторому корпусі організовано правильно.

В інших випадках ми спостерігаємо приблизно рівні результати.

Варіанти установки SATA-накопичувачів в Thermaltake Core X31: червона рамка - в кошики; синя рамка - за шасі

Окремо торкнуся тему охолодження накопичувачів. Core X31 дозволяє встановити 2,5- і 3,5-дюймові пристрої, що запам'ятовують двома різними способами. Перший - в застарілі морально кошика. Логічно, що цей варіант стане в нагоді тим, кому необхідна велика кількість даних. Однак в ігровій ПК, як правило, встановлюється один SSD і один HDD. Такого набору цілком достатньо для швидкої роботи та змісту невеликої бібліотеки встановлених ігор. Припускаю, в тому числі і тому виробники корпусів поступово відмовляються від кошиків, які займають багато місця, а у випадку з дешевими пристроями ще й псують зовнішній вигляд.

У моєму випадку - випадку використання жорсткого диска Western Digital WD10EFRX і твердотільного накопичувача Western Digital WDS100T1B0A - мені ніяк не вдалося домогтися високих температур при постійному навантаженні у вигляді послідовних операцій з глибиною черги запитів в 32 команди. Навіть при неактивній роботі корпусних вентиляторів максимальна температура жорсткого диска становила всього 36 градусів Цельсія. При роботі на вдув вентилятора, встановленого в нижній частині передньої панелі, жорсткий диск і зовсім нагрівався всього до 29 градусів Цельсія.

Приклади нагрівання Western Digital WDS100T1B0A, встановленого під відеокартою, в різних умовах наведені на перших двох графіках.

Материнська плата MSI Z370 GAMING M5. Посадочні місця під установку M.2-накопичувачів

Набагато цікавіше йде справа з охолодженням продуктивних NVMe-накопичувачів. Такі SSD мають дуже високою продуктивністю, але і серйозно гріються. Тому троттлінг є досить поширеним явищем серед подібних пристроїв.

Материнська плата MSI Z370 GAMING M5 оснащена двома посадочними місцями під установку M.2-накопичувачів. Перший слот знаходиться поруч з процесорним гніздом, над самим верхнім портом PCI Express x16. Другий слот розпаяний прямо під другим портом PCI Express x16. Наприклад, в системі при використанні двох SSD і двох відеокарт один з накопичувачів буде обов'язково перекритий графічним прискорювачем. У деяких матплатах єдине посадочне місце під установку M.2-накопичувача за замовчуванням розташована під PEG-портом, призначеним для установки 3D-прискорювача.

Озброївши систему NVMe-накопичувачем Team Group T-FORCE CARDEA (без системи охолодження), я провів невеличкий експеримент. Спочатку цей SSD був встановлений в верхній M.2-порт, а потім - в нижній. У другому випадку накопичувач був накритий відкритий. Також я протестував фірмовий радіатор MSI M.2 Shield. Результати, на мій погляд, виявилися вельми цікавими. У всіх трьох випадках працювали вентилятор (на видув), встановлений на задній панелі, і нижній вентилятор (на вдув), встановлений на передній панелі корпусу. В результаті отримуємо чотири варіанти установки:

• Варіант №1. Накопичувач встановлений у верхньому слоті. Без радіатора.
• Варіант №2. Накопичувач встановлений в нижньому слоті (накритий відкритий). Без радіатора.
• Варіант №3. Накопичувач встановлений у верхньому слоті. З радіатором M.2 Shield.
• Варіант №4. Накопичувач встановлений в нижньому слоті (накритий відкритий). З радіатором M.2 Shield.

Team Group T-FORCE CARDEA без рідного охолодження у вигляді радіатора дуже сильно гріється. Установка M.2 Shield трохи знижує температуру SSD, але цей момент актуальний тільки для варіанту з установкою в верхній порт M.2. Якщо такий накопичувач накрити відкритий, то відводити тепло від радіатора просто нема чому.

Як і у випадку з відеокартою, нагрів SSD провокує падіння продуктивності. Так, в першому варіанті за п'ять хвилин швидкість операцій читання впала з 2292 до 1760 Мбайт / с, а виконання операцій запису - з 1550 до 755 Мбайт / с. У другому варіанті швидкодію в операціях читання знизилося з 2290 до 1600 Мбайт / с, а записи - з 1550 до 603 Мбайт / с.

Загалом, при використанні продуктивного M.2-накопичувача важливо підібрати материнську плату, у якій порт M.2 буде розташований в правильному місці. По-друге, вичерпні огляди SSD на нашому сайті дадуть повне уявлення про той чи інший пристрої зберігання даних.

Було проведено кілька експериментів з блоком живлення. Я встановлював його вентилятором вгору і вниз, знімав і повертав на місце забрало, що відділяє PSU від інших комплектуючих. В результаті в іграх термопара, прикріплена до одного з радіаторів, що охолоджують ланцюг польових транзисторів, постійно фіксувала один і той же показник температури. Мабуть, щоб відчути хоч якусь різницю, дійсно необхідно навантажити Thermaltake Smart Pro RGB 750W Bronze на все потужність 750 Вт.

⇡ # висновки

Сучасні комп'ютерні Tower-корпусу забезпечують не тільки кращий зовнішній вигляд ігрового комп'ютера, але і сприяють ефективному охолодженню навіть вельми гарячих спочатку компонентів системного блоку. Сподіваюся, цей матеріал виявиться корисним новачкам. Якщо при складанні системного блоку в корпусі не виявилося вентиляторів або ж є всього одна-єдина крильчатка, то не пошкодуйте грошики на покупку додаткового обладнання. Звичайно ж, вентилятори необхідно встановлювати в правильних місцях.

Як завжди, багатьох проблем можна уникнути ще на етапі конфігурації майбутнього ігрового ПК. Невеликий експеримент показав, що навіть великому Tower-корпусу необхідні вентилятори, що вже говорити про компактних системах. Планом мінімум будемо вважати наявність в корпусі двох вентиляторів, що працюють на вдув і видув відповідно. Така схема помітно полегшить роботу і процесорного кулера, і СО відеокарти. Однак після тестування я прийшов до висновку, що для продуктивних систем точно не буде зайвою установка більшого числа вентиляторів. Тому вважаю тенденцію позбавлення від кошиків для жорстких дисків і зайвих проводів вірною. Виробники корпусів роблять все правильно.

Если Ви помітілі помилки - віділіть необхідній текст и натісніть CTRL + ENTER.