Видеокарта + Охлаждение

Охлаждение компонентов компьютера — дело ответственное. Если подбирать кулеры и корпус без учета тепловыделения «железа», то в лучшем случае можно получить перегрев комплектующих, а в худшем — их поломку. В попытках улучшить охлаждение пользователи нередко прибегают к нестандартным решениям. Например, кладут корпус на бок. Есть ли польза от такого положения, или оно только вредит?

Немного теории — циркуляция воздуха в корпусе ПК

На первый взгляд, идея расположить корпус лежа выглядит нелепо — ведь в таком положении системный блок требует заметно больше места для своего размещения. Но именно о нем все чаще думают владельцы габаритных процессорных кулеров и крупных видеокарт. Их страхи можно понять: тяжелые «железки» прогибают материнскую плату. От долгого воздействия большого веса текстолит платы может треснуть, что приведет к ее быстрому выходу строя. А если расположить корпус горизонтально, то такой нагрузки не будет.

Но самые жаркие споры вызывает эффект от такой позиции корпуса на температуру комплектующих и шум от систем их охлаждения. Ведь в любой модели, спроектированной для вертикального размещения, под него же оптимизировано расположение отверстий и вентиляторов для создания необходимого потока воздуха.

В горизонтальном положении их ориентация становится отличной от той, что учитывал производитель. Однако общая направленность воздушного потока при этом остается неизменной. Все благодаря тому, что любой корпус представляет собой аналог компактной аэродинамической трубы, где движение воздуха осуществляется направленно и непрерывно — лишь бы вентиляторы были установлены правильно.

Но, помимо вентиляторов и отверстий, меняет свое положение в корпусе и направленность источников тепла. Вдобавок забор холодного и выдув горячего воздуха начинает осуществляться на одной высоте, что тоже не очень хорошо. К тому же, правая боковая крышка, ранее служившая естественным радиатором, в таком положении не имеет контакта с воздухом. В теории, все это должно привести к ухудшению температурного режима, а вместе с ним — и к увеличению шума. Но так ли это на самом деле? Проверим на практике.

Тестовый стенд

Наши эксперименты будем проводить на следующем тестовом стенде:

Центральный процессор: Intel Core i5-14400F;

Материнская плата: ASRock B760M PG Lightning WiFi;

Система охлаждения процессора: DEEPCOOL AG400 PLUS;

Термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-4 (2019 Edition);

Дисковая подсистема: SSD Lexar NM620 1 ТБ + HDD TOSHIBA HDWD120 2 ТБ;

Оперативная память: Lexar ARES RGB LD5U16G60C34LA, 2x16 ГБ;

Корпус: Gigabyte Sumo Omega;

Блок питания: FSP Hydro PRO 800W;

Видеокарта 1: XFX Speedster MERC 319 Radeon RX 6800 XT;

Видеокарта 2: XFX Speedster QICK 308 Radeon RX 6600 XT.

С центрального процессора были сняты лимиты по энергопотреблению, а для оперативной памяти был установлен профиль XMP (6000 МГц @ 1.3В, тайминги 34-38-38-76). Кривая вентиляторов процессорного кулера была настроена вручную через BIOS материнской платы для обеспечения минимального шума при температуре ниже 90°C. Корпус «старой школы» Gigabyte Sumo Omega был спроектирован с учетом максимальной продуваемости: на его боковой панели на вдув установлен большой вентилятор с диаметром 200 мм. Но в процессе тестов этот вентилятор мы отключим, а его отверстие снаружи закроем. Так будут симулироваться условия в современных корпусах с прозрачной боковой стенкой, на которых отверстий для воздуха нет.

Помимо бокового вентилятора системный блок оснащен еще пятью вентиляторами типоразмера 120 мм: двумя спереди — на вдув, двумя сверху и одним сзади — на выдув. Управление их скоростью осуществляется с помощью встроенного в корпус регулятора, позволяющего выставить полные (High) и пониженные обороты (Low) вращения. Во время тестов переключатели были установлены в положение Low — так шум от вентиляторов был минимизирован при сохранении достаточного воздушного потока.

SSD-накопитель установлен в верхний слот M.2, между кулером процессора и разъемом видеокарты. Сверху он накрыт комплектным радиатором от материнской платы.

Тестирование с каждой из видеокарт осуществлялось независимо и по очереди.

Практика

Итак, наша задача — получить как можно больший нагрев комплектующих. Поэтому для тестирования будем использовать сразу две программы. Это FurMark, обеспечивающий максимальную нагрузку на видеокарту.

И OCCT в режиме Linpack 2021 — один из самых «тяжелых» тестов центрального процессора.

Время одного тестового прогона составило 20 минут. Во избежание случайных отклонений результаты каждого теста были перепроверены дважды, но с перерывом в полчаса — чтобы «железки» успели остыть. Начнем с измерения уровня шума. Для этого будет использоваться смартфон с приложением Sound Meter Pro. В тихой комнате без внешних окон и посторонних звуков гаджет зафиксировал 37 дБ. Располагаем его в полуметре от системного блока и включаем наш ПК с RX 6800 XT.

Уровень шума возрастает до 43 дБ. Это все еще очень тихо: в закрытой комнате в полуметре от корпуса можно услышать лишь легкий шелест кулеров. Видеокарта в данном случае на уровень шума не влияет вообще — обе тестовые модели останавливают свои вентиляторы в простое.

Но что же по датчикам? Смотрим:

Температуры при бездействии ожидаемо низкие. В течение минуты процессор не превышал 39 °C, оперативная память — 35 °C, материнская плата — 33°C, SSD — 38°C. Видеокарта достигла лишь 35°C по ГП и 42°C по датчику HotSpot. Ее вентиляторы ожидаемо не крутились, а обе «вертушки» на кулере процессора находились в районе 800 об/мин.

Подаем нагрузку с вертикальным положением корпуса. Через 20 минут возвращаемся к датчикам и наблюдаем следующую картину:

В течение теста максимальная температура ЦП достигла 84°C, ОЗУ — 71°C, платы — 53°C. SSD прогрелся до 56°C по одному датчику, и до 63 — по второму. Самым горячим элементом предсказуемо стала видеокарта. Ее ГП достиг 77°C, HotSpot — 105°C, а вентиляторы разогнались до 2138 об/мин. Два вентилятора на кулере процессора раскрутились до 1212 об/мин, что тоже внесло свою лепту в довольно высокий общий уровень шума — 54 дБ. Все-таки отвести 300 Вт тепла от тестовой видеокарты — это не шутки. Из последней линейки AMD столько же выделяет RX 9070 XT.

Проверим нашу конфигурацию в горизонтальном положении:

Предельная температура ЦП возросла до 87°C, ОЗУ — до 72°C, платы — до 55°C. SSD тоже стал горячее — 57 и 65°C. Но больше всего нагрелась видеокарта: ГП достиг 78, HotSpot — 108°C, а вентиляторы приблизились к 2350 об/мин. Скорость кулера процессора особо не поменялась, но из-за видеокарты уровень шума все же немного возрос — теперь он составил 55 дБ.

Теперь посмотрим на поведение системы с младшей видеокартой — RX 6600 XT.

Запускаем тест с вертикальным положением корпуса:

Использование заметно более «холодной» видеокарты оказывает позитивное влияние на температуру всех остальных комплектующих. ЦП прогрелся всего до 73°C, ОЗУ — до 63°C, плата — до 48 °C, а SSD — до 51/57°C. Сама карта нагрелась лишь чуть меньше RX 6800 XT: ГП достиг отметки в 77°C, а HotSpot — 98°C. Но скорость ее вентиляторов была заметно меньше — максимум 1600 об/мин. Кулер ЦП при этом не превысил 1092 об/мин. Все это заметно повлияло на уровень шума: всего 47 дБ (против 43 дБ в простое). За счет этого системный блок оставался довольно тихим даже при такой стрессовой нагрузке.

Меняем положение корпуса на горизонтальное, и смотрим на произведенный эффект:

Как и в случае с первым тестом, в «лежачем» положении все температуры возросли. Причем в этот раз — даже сильнее. ЦП достиг 77°C, ОЗУ — 67°C, плата — 53°C. А вот видеокарта почти не разогрелась: ГП прибавил лишь один градус, а датчик HotSpot и вовсе показал все те же 98°C в пике. Скорость вентиляторов карты достигла 1748 об/мин, а кулера процессора — 1126 об/мин. Уровень шума при этом изменился, но немного: с 47 до 48 дБ.

Выводы

Для наглядности объединим результаты всех тестов в одну таблицу:

Как видим, класть системный блок на бок — шаг довольно спорный. По крайней мере для тех корпусов, которые изначально проектировались для вертикальной установки. В «лежачем» положении на несколько градусов растут температуры комплектующих, из-за чего ожидаемо увеличиваются обороты и шум их систем охлаждения. Это было видно даже на тестовом компьютере, где ЦП относительно топовых моделей «прохладный», а кривая его кулера настроена для максимальной тишины. В случае использования горячих процессоров подобным не отделаться, поэтому отрицательные эффекты станут еще более заметными.

В связи с этим устанавливать в горизонтальное положение системный блок с производительными комплектующими не рекомендуется: так вы только ухудшите его охлаждение. А чтобы материнская плата не прогибалась под весом кулера или видеокарты, используйте подставки. Благо их можно как купить, так и соорудить самим.

Но что делать, если уж очень хочется положить корпус на бок? Тогда лучше изначально выбирать его из тех моделей, которые на это рассчитаны. Обычно они имеют перфорацию со всех сторон, что позволяет меньше нагреваться комплектующим даже в положении «лежа».

Современную игровую сборку не хочется представлять без разгона. Студии рисуют графику с заделом на передовые графические ускорители, а производители железа будто специально выпускают поколение за поколением ровно под эти игры, не оставляя пользователям запаса прочности хотя бы на несколько лет. Так сложилась культура современного гейминга. Но почти любой юзер может вытащить из своей сборки дополнительную мощность, причем совершенно безопасно и безвозмездно. Если ее не вытащили на заводе за нас.

Первоначальное значение термина «оверклокинг» имеет несколько иное понимание разгона комплектующих. Вольтмоды, паяние перемычек, моддинг BIOS уже в прошлом. Сейчас разгон это жмакнул кнопку и готово. Но, какова работа, таков и результат. Если раньше с помощью разгона можно было добиться чуть ли не двукратной прибавки, то сейчас это не более 10–15 %. И то, учитывая полное отсутствие разгона из коробки. Тем не менее, если эта мощность есть и готова к работе, почему бы ею не воспользоваться.

Зачем гнать видеокарту

Так, оверклокинг превратился из разгона комплектующих в настройку комплектующих. Это так, потому что свежие модели видеокарт имеют ограничения, которые не снимаются штатными безопасными способами. А в рамках этих ограничений мы можем только управлять поведением карты, но не можем добраться до предельных возможностей кремния.

Новые видеокарты сильно напичканы автоматикой, которая берет полный контроль над управлением мощностью. Хваленый турбобуст Nvidia устроен таким образом, что максимальная частота графического чипа ограничена лишь температурными условиями. Ниже температура — выше стабильная частота. Выше температура — ниже частота. Цифры меняются порогами, где прописаны соотношения частот и вольтажей.

С AMD ситуация повторяется. Только вместо температурных рамок алгоритм ставит ограничение на энергопотребление. То есть, чем выше ватты, тем ниже частота. И все же, с радеонами разгон еще имеет отголоски прошлого, когда ограничение в частоте и вольтаже ставил кремний, а не прошивка. Только для этого нужно редактировать биос карты, зашивать новые соотношения частот и вольтажей.

Более того, производители комплектующих научились «плохому» и теперь разгоняют железки еще на конвейере. Например, RTX 2070 Super в исполнении Palit имеет базовую частоту выше заводской почти на 100 МГц. В нормальных температурных рамках частота и вовсе колеблется в пределах 1950–2050 МГц. Больше из этих карт не выжать, поэтому задача современного оверклокера — заставить турбобуст удержать стабильную частоту как можно выше. Ну и подкрутить память, у которой запас по мегагерцам не тронут заводом.

От чего зависит разгон

Видеокарта — как отдельный компьютер. У нее есть свой блок питания, свой процессор, свои материнская плата и оперативная память. Поэтому удача в разгоне ложится не только на плечи силиконовой лотереи, но и на качество обвязки графического чипа:

Раз — качество цепей питания. Видеокарты верхнего ценового сегмента потребляют от 200 Вт на заводских настройках. Это сказывается на температуре элементов системы питания, а также на стабильности регулировки вольтажа.

Два — силиконовая лотерея. Возможности графического чипа ограничены качеством кремния, из которого он построен. Чем оно выше, тем больше шансов стабилизировать высокую частоту на низком вольтаже и при меньшем нагреве.

Три — видеопамять. Хотя чипы памяти тоже принимают участие в силиконовой лотерее, основной частотный потенциал пока задается одним фактором: производитель. Так, для каждого производителя памяти есть примерная максимальная частота:

• Samsung — самая качественная и способная память. Легко переваривает прибавку +1000 МГц и даже выше. При этом работает с низкими таймингами.

• Micron — менее удачные чипы, но тоже неплохо гонятся от +500 до +900.

• Hynix — самые неудачные для разгона чипы. Почти ничего не умеют, максимум +300 МГц к общей частоте. При это греются сильнее предыдущих и имеют самые высокие тайминги.

Три с половиной — система охлаждения. Мы заставляем графический чип и память работать на повышенных частотах, а значит тепловыделение будет тоже выше. Крайне желательно выбирать видеокарту с хорошим охлаждением не только чипов, но и с отдельным радиатором для мосфетов (системы питания).

Мы уже разобрались, что штатные возможности видеокарт хорошо контролируются автоматикой и не готовы отдать полное управление настройками пользователю. Тем не менее, эти лимиты можно обойти с помощью вольтмодов и модифицированных прошивок. Когда в конструкцию видеокарты вносятся изменения: впаиваются дополнительные элементы и ставятся перемычки. В этом случае можно обойти встроенные лимиты и вдоволь насладиться разгонным простором. Главное, держать поблизости огнетушитель. Остальные манипуляции с картой безопасны.

Перед настройкой

Для удобства понадобится такой набор программ:

MSI Afterburner — утилита-комбайн. Вообще, у каждого производителя есть свое ПО для управления видеокартой, но афтербернер твердо стоит в рядах разгонщиков и используется для всех графических ускорителей как универсальная утилита.

GPU-Z — показывает любую информацию о видеокарте, начиная от ревизии чипа и заканчивая энергопотреблением на втором разъеме дополнительного питания.

Unigine Heaven — довольно практичный тест стабильности. Вообще, это игровой бенчмарк, но его можно включить на бесконечную прокрутку и хорошенько прогреть видеокарту.

3DMark TimeSpy Stress Test — для окончательного тестирования видеокарты. Это тестовый отрезок из основного бенчмарка, который повторяется 20 раз. Система замеряет количество кадров во время каждого прогона и сравнивает итоговые цифры. Если отклонение в производительности между прогонами минимально — система стабильна. Если процент стабильности ниже 95 %, снижаем разгон.

Разгоняем — настраиваем

Настройка охлаждения. Чтобы видеокарта работала в прохладе и могла держать высокую частоту, необходимо подкрутить кривую вентиляторов в Afterburner. Для этого открываем программу и нажимаем на значок шестеренки, затем выбираем вкладку «кулер» и включаем пункт «Включить программный пользовательский режим»:

Настройка скорости вентиляторов индивидуальна для каждого типа системы охлаждения. Если это модель с одним вентилятором, то придется выкручивать обороты посильнее. Если топовая с несколькими вентиляторами и массивным радиатором — ориентируемся на такое соотношение температуры к оборотам вентиляторов: 40/60, 60/80, 70/95. С такой настройкой кулеры будут быстрее реагировать на изменения температуры и избавят от кратковременных скачков.

Снимаем температурные лимиты и ограничение энергопотребления. Для этого выставляем три верхних ползунка в AB, как на скриншоте, и нажимаем кнопку «применить»:

ВНИМАНИЕ!!! Если вы не обладаете специализированными навыками и ваше оборудование не обеспечено высокотехнологичной системой охлаждения, данные действия могут привести к полному выходу Вашего оборудования из строя!!!

"БУДТЕ ПРЕДЕЛЬНО ВНИМАТЕЛЬНЫ И ОСТОРОЖНЫ, ОЦЕНИТЕ ВСЕ РИСКИ ПЕРЕД ВЫПОЛНЕНИЕМ ЛЮБЫХ ДЕЙСТВИЙ, СВЯЗАННЫХ С ОТКЛЮЧЕНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ЗАЩИТНЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ."

Находим максимум для графического чипа. Открываем бенчмарк Unigine Heaven и MSI Afterburner таким образом, чтобы во время теста было удобно менять настройки в AB:

Запускаем тест на таких настройках:

Как только видеокарта нагреется до рабочей температуры, переходим к подбору частоты. Для этого двигаем ползунок Core Clock вправо. Например, до цифры +40:

Тест не выключаем. После применения частоты замечаем, что максимальная частота поднялась с 1980 МГц до 2010 МГц. При этом температура поднялась на 3 градуса. Оставляем систему в таком режиме на несколько минут, чтобы удостовериться, что частота дается видеокарте без проблем. Далее прибавляем по 10-20 МГц и следим за тестом.

Как только он начнет зависать или показывать артефакты, снижаем частоту ядра на 10-20 МГц и снова запускаем тест. Если бенчмарк крутится без проблем 10 минут и дольше, считаем, что максимальная частота для графического процессора найдена. Подбираем частоту памяти. Частота памяти подбирается аналогичным способом. Но мы знаем примерные возможности всех разновидностей чипов, поэтому с настройкой проще. Для этого переходим в GPU-Z на основную вкладку и находим графу Memory type:

В этом экземпляре установлены чипы Micron. Значит, примерный рабочий диапазон значений колеблется от +500 до +900. От этого и будем отталкиваться.

Снова запускаем тест и выставляем ползунок Memory Clock на значение +500:

Крутим тест пять минут, а затем прибавляем к памяти еще 100 МГц. И так, пока тест не начнет сыпать артефактами или вылетать. Запоминаем глючное значение и спускаемся на 100 МГц ниже. Тестируем 5–10 минут и считаем, что максимальная частота для памяти тоже найдена.

Для данного экземпляра RTX 2070 Super максимальная частота ядра составила 2050 Мгц при температуре 65 °C. Если температура находится ниже этой отметки, частота поднимается до 2080–2100 МГц. Это и есть работа того самого турбобуста Nvidia. Стабильная частота памяти получилась ровно 7900 МГц, то есть +900 по афтербернеру. Пропускная способность поднялась почти на 60 Гб/с:

Что на практике

Тестовый стенд:

Материнская плата: Asus Maximus VIII Hero Coffeemod

Процессор: Intel Core i7 9700k 5.0 ГГц

ОЗУ: Ballistix AES 16 Гб 4000 МГц CL16

Видеокарта: Palit RTX 2070 Super GameRock Premium

Накопитель: SSD Samsung

Assassin’s Creed Valhalla

Средний фпс в разгоне всего на 4 кадра выше, чем на автомате с Turboboost. Это заслуга высокой частоты памяти. При этом температура разогнанной карты отличается на 3 °C. Энергопотребление выше на 13 Вт. Стоит сказать, что игра новая и ведет себя странно. Виной тому слишком сырая версия или неоптимизированные драйверы. Тем не менее, прошлая Odyssey берет от видеокарты намного больше, чем Valhalla.

Assassin’s Creed Odyssey

Разница 7 кадров в среднем количестве кадров, то есть почти 10 %. Интересно, что разгон принес больше пользы в 1 % и 0.1 % кадров. Здесь разница до 60 %. Что удивляет сильнее, так это те же температуры, что и в Valhalla, при большем энергопотреблении. Одним словом, аномалия. Хотя фпс оправданно выше в этом ассассине при 10 Вт разницы с Valhalla.

Horizon Zero Dawn

Все как по книжке: 12 % прирост производительности, 14 % прибавка в ваттах. Привычные 3 °C разницы.

Shadow of the Tomb Raider

Удивительно, но на средний фпс настройка видеокарты влияет так себе. А 1 % и 0.1 % стабильно показывают 8–12 % прибавки во всех тестах. Видимо, частота памяти сильнее влияет на стабильность фреймрейта, нежели на максимальную мощность. Много кадров не выиграли, но подняли энергопотребление и температуру чипа. Так себе разгон, скорее «кукурузный».

Red Dead Redemption 2

Тут тоже без сюрпризов. Все те же 8–9 % прибавки фпс, но выше температура и энергопотребление.

World of Tanks Encore

Здесь и вовсе 6 % разницы, а нагрев как в RDR2. Но энергопотребление выше. То ли тест кукурузный, то ли разгон.

3DMark Fire Strike Extreme

Вывод

Игровые тесты показывают мизерное увеличение производительности вместе с несоизмеримым повышением температуры и энергопотребления. Этим грешат все современные видеокарты, начиная с поколения Pascal, которые почти не дают дополнительные кадры в обмен на повышение частоты. Все потому, что максимальные возможности графического чипа уже используются автоматически «из коробки».

Но такой разгон может оказаться очень эффективным, если видеокарту не разгоняли на заводе. В таком случае она покажет больше производительности, чем модель от конкурентов. Другое дело, если отключить турбобуст и обойти запреты, чтобы управлять частотой на низком уровне, не взирая на повышенные температуры и лимиты энергопотребления. Но с видеокартами Nvidia такое не пройдет из-за аппаратных ограничений. За неимением таковых, пользователи нашли способ настроить карту так, чтобы при меньших температурах и меньшем потреблении она работала даже лучше, чем в «умном» турбобусте. Способ избавиться от такого кукурузного разгона: снизить рабочий вольтаж и подобрать стабильную частоту. Это называется андервольтинг. Но об этом как ни будь в другой раз.

Преимущества жидкого металла:

• Отличная теплопроводность. Она выше в 7-10 раз, чем у стандартных термопаст.

Недостатки:

• Электропроводность

• Невозможность использования с алюминиевыми и медными радиаторами из-за начала химических реакций.

Цена:

• Стоит набор для нанесения около 700 руб. Ссылка на него

Медные радиаторы охлаждения с термопрокладкой с обратной стороны для установки на различные электронные компоненты для эффективного отвода тепла. Множество размеров на выбор. Стоят от 90 руб. Ссылка на них

Также не забывайте вовремя обслуживать вашу компьютерную технику:

• Термопаста GD900 для процессоров (130 руб.)

• Радиатор охлаждения процессора с кулером (1 350 руб.)

• Термопрокладки (118 руб.)

• Воздуходувка для очистки от пыли (3 100 руб.)

• Медные теплоотводящие пластины (5 шт. 150 руб.)

Термопрокладки Honeywell PTM7950 обладают свойством фазового перехода (PCM), при температуре 45°C становится мягкой и заполняет все полости между источником тепла и системой охлаждения, обеспечивая при этом максимальную её эффективность. Обладает высокой теплопроводностью 8,5 Вт/мК и большим ресурсом, при прогреве до 150°C до 1000 часов без потери производительности.

В отличии от термопаст, термопрокладки не пачкают всё вокруг и их не нужно размазывать, достаточно отрезать нужного размера и приложить на радиатор или чип. Ссылка на такие термопрокладки. (размеры на выбор)