12 лет назад 17 октября 2006 в 15:49 249

Очень удались компании Advanced Micro Devices ее процессоры линеек Athlon и Duron: имея просто великолепные показатели производительности практически во всех современных приложениях при весьма умеренной цене, они по праву заслужили звание «народных любимцев», в честном соперничестве отобрав его у дряхлеющих «селеронов». Кроме того, ни для кого давно уже не является большим секретом, что процессоры AMD, благодаря возможности разблокирования множителя, дают умельцам большие перспективы и для разгона, что позволяет значительно увеличить и без того немалую производительность за те же самые деньги.

Всем хороши процессоры AMD, но в бочке меда всегда есть место и для ложки дегтя, и в данном случае такой не то что ложкой, а, пожалуй, всем стаканом, будет весьма солидное энергопотребление, а, значит, и тепловыделение этих процессоров. Усугубляет ситуацию из рук вон плохо сделанная система термической защиты процессоров Athlon XP, когда встроенный термодиод, не имеющий собственной схемы защиты от перегрева ядра, не поддерживается большинством материнских плат.

А ведь хорошо известно, что работа электронных устройств на высоких частотах в условиях повышенной температуры ведет к существенному снижению не только стабильности системы, но и срока жизни этого самого устройства. В данном случае, когда средние рабочие температуры процессора уже вплотную приближаются к их предельно допустимым значениям, если не будут приняты специальные меры, процессор может и не дотянуть до того времени, когда он устареет.

И такие меры, естественно, предпринимаются: стоимость наиболее изощренных процессорных кулеров (филигранные радиаторы которых изготовлены не из дешевого алюминия, а из благородной меди, а иногда даже позолочены) уже вплотную приближается к стоимости самих процессоров, да и уровень шума мощных высокооборотных вентиляторов соперничает с ревом взлетающего реактивного самолета. А в сообщениях о чудесах оверклокинга, приходящих из страны Восходящего солнца, вовсю фигурируют уже не архаичные воздушные кулеры типа радиатор–вентилятор, а системы водяного охлаждения, да еще и усиленные термоэлементами Пелтье, а в самых клинических случаях уже идет разговор о криогенном охлаждении.

Но всегда ли нужны для нормальной работы все эти чудеса человеческой фантазии? Что же можно сделать для повышения эффективности системы охлаждения процессора, не прибегая к неоправданно большим затратам? Ведь решать проблему отвода тепла от перегретого процессора можно, не только разгоняя горячий воздух по тесному корпусу компьютера, но и с помощью программных средств. В тех случаях, когда мощность процессора используется не на всю катушку (а полностью выкладывается процессор очень редко, большую часть своего рабочего времени простаивая в ожидании того или иного системного события) можно приостановить его, что непременно скажется на снижении его рабочей температуры.

Программы, называемые «софткулерами», существуют давно и хорошо известны, в первую очередь, в среде оверклокеров. В большинстве своем они разрабатывались для компьютеров на базе процессоров Intel, работающих под управлением операционных систем Windows 9x / Me. Достаточно неприятная для нас с вами особенность этих ОС заключается в том, что все то время, пока процессор не занят выполнением очередной задачи, система заставляет его гонять пустой цикл. Видимо, корни такого решения надо искать в далеком прошлом, во времена зарождения MS–DOS.

Тогда архитектура первых процессоров была крайне несовершенна, и для обеспечения приемлемого быстродействия их приходилось искусственно поддерживать в «горячем» состоянии, что сейчас, в эпоху совсем других скоростей, приводит к напрасному расходу энергии и общему перегреву системы.
Поэтому в основу функционирования программных кулеров заложено использование команды HALT, приостанавливающей работу процессора при отсутствии текущих задач.

При этом уровень энергопотребления процессора снижается до минимума, необходимого для поддержания его работоспособности. Но не зря говорят, что бесплатный сыр бывает только в мышеловке: любая программа, действующая в реальном времени, непременно отъедает свою часть системных ресурсов, снижая, в той или иной мере, общую производительность компьютера. Сейчас, когда самые современные операционные системы, основанные на идеологии UNIX (Linux, FreeBSD), а также OS/2, Windows NT / 2000 / XP уже умеют грамотно использовать команду HALT, софткулеры в значительной мере потеряли свою актуальность и используются только в составе многофункциональных утилит.

В качестве примера можно привести регулярно обновляющуюся программу CPUCool (www.podien.onlinehome.de/cpucool9.zip). Она выполняет не только функцию программного охлаждения центрального процессора, но и мониторинг основных параметров системной платы и оптимизацию работы ряда подсистем компьютера и многое другое.

В качестве софткулера CPUCool наиболее эффективна при работе с Windows 95 / 98. Причем, в отличие от большинства своих аналогов, выдающих команду HALT как низкоприоритетную задачу, что обуславливает высокую загрузку процессора при выполнении этой команды, CPUCool интегрирует операцию HALT непосредственно в Windows 95 / 98. Этим достигается снижение загрузки процессора при выполнении данной команды.

Но использовать программное охлаждение процессора можно только в официально зарегистрированной версии CPUCool. С ее помощью можно также менять частоты FSB, но к сожалению, эта функция поддерживается не для всех моделей системных плат, а только для тех, которые позволяют менять частоту при помощи SMBus.

Кроме этого, можно: выключать компьютер с помощью определенной комбинации горячих клавиш; производить мониторинг температуры процессора, скорости вращения вентиляторов, питающих напряжений, причем поддерживаются почти все материнские платы на чипсетах Intel, ALi, VIA, AMD, SiS; оптимизацию под процессоры AMD К6 и К7, Cyrix и Intel (совершенно бесполезная функция, не оказывающая никакого влияния на общую производительность системы) и оптимизацию памяти (только для Windows 95 / 98).

По умолчанию программа работает только в фоновом режиме. Для просмотра информации, а также изменения некоторых параметров нужно щелкнуть по значку в системной панели. В появившемся окне будет представлена достаточно подробная статистика по использованию компьютера, температуре процессора, свободной оперативной памяти и т. д. Эти данные выводятся как в текстовом, так и в графическом виде.

Программа изобилует всевозможными настройками, но интерфейс ее слишком запутан, и, особенно в первое время, найти нужную опцию очень сложно.
Большое, основное окно, удобное для настройки программы, но занимающее слишком много места на экране, может быть заменено на маленькое, более подходящее для повседневного контроля самых важных функций.

CPUCool может совершенно спокойно работать под управлением любой их версий операционной системы Windows 9x / Me, NT / 2000 / XP, распространяется «шароварно» и бесплатно работает 21 день. Размер загружаемого файла составляет 2,4 Мб, но вот в процессе работы CPUCool требует гораздо больше системных ресурсов — один только процесс CPUCool.exe занимает 6404 кб оперативной памяти.

Таким образом, получается, что в программе CPUCool функция софткулера отошла на второй план, вытесненная более актуальными сегодня «фичами», тем более, что все вышеописанное касается по большей части процессоров и чипсетов от Intel, тогда как с процессорами, выпускаемыми AMD, ситуация чуть сложнее. Дело в том, что для того, чтобы уменьшить их энергозатраты, при поступлении команд HALT или аналогичной ей STPGNT северный мост чипсета должен отключить процессорную шину от системной. За это отвечает специальный бит в управляющих регистрах северного моста.

Например, в наиболее распространенных чипсетах VIA для этих целей служит 7–й бит 52–го регистра. При установках по умолчанию он сброшен, то есть по команде HALT отключение системной шины не происходит, и процессор остается в рабочем режиме. Очевидно, что, получив каким–либо образом доступ к внутренним регистрам чипсета, можно безо всяких дополнительных программ организовать программное охлаждение процессоров AMD.

Лучше всего для этого воспользоваться творением известного японского программиста H–Oda, автора популярнейшей среди оверклокеров программы WCPUID. С помощью бесплатной программы WCPREDIT 1.2а (www.athlonoc.com/tweakvia/wpcre12a.exe) можно просматривать и изменять значения системных регистров самых разнообразных чипсетов. Для того, чтобы программа сумела опознать используемый в системе чипсет, ей необходим файл с конфигурацией регистров, например, для чипсетов VIA KT133 / KT133A необходимо поместить в папку с установленной программой WCPREDIT файл 11060391.PCR (www.athlonoc.com/tweakvia/11060391.PCR).

В левой части рабочего окна программы располагаются все доступные регистры. Адрес регистра определяется двузначным шестнадцатеричным кодом в диапазоне 00 — FF. В первом столбце идут значения первого разряда, а в первой строке — значения второго разряда. На пересечении строки и столбца можно увидеть численное значение искомого регистра. После выбора нужного регистра в нижней панели появится его значение в двоичном и шестнадцатеричном кодах, доступные для внесения изменений. Для облегчения редактирования в правом окошке дается расшифровка каждого бита выбранного регистра, причем биты, установленные в состояние «логический ноль», выделены белым цветом, тогда как единица отображается синим. После внесения необходимых изменений необходимо нажать кнопку Set и подтвердить свое решение. Все достаточно просто и изящно.

Чуть выше я уже говорил о 52–м регистре северного моста у чипсетов VIA, 7–й (старший) бит которого управляет режимом Disconnect enable when STPGNT detected (отключение процессора по команде STPGNT). По умолчанию он имеет значение 0, то есть эта команда игнорируется чипсетом, а установив его в 1, можно добиться снижения температуры простаивающего процессора на 10–15 градусов.

Для оценки эффективности использования программного охлаждения процессора использовался компьютер, примерно соответствующий среднему уровню домашних рабоче–игровых систем.

На мой взгляд, такой системой может быть следующая:

  • процессор Duron 650 @ 800 с разблокированным множителем, для сохранения стабильности системы разгон которого был ограничен скромной величиной 6 × 133 МГц;
  • процессорный кулер ADDA B 306 Мб, тихий и вполне прилично охлаждающий, с радиатором, размер которого 55 × 55 × 25 мм, и вентилятором 4500 об./мин.;
  • материнская плата — Soltek SL–75KAV на чипсете VIA KT133A;
  • оперативная память — 2 × 128 Мб модуля РС133 SDRAM NCP;
  • операционная система — русская версия Windows 2000 с установленным Service Pack 2.

Для контроля температуры процессора использовались два датчика, один из которых — штатный термодиод, установленный в середине процессорного разъема. К сожалению, имеющаяся ревизия системной платы (F5) оснащена жестким датчиком, не достающим до нижней части установленного процессора, в отличие от более ранних ревизий, когда использовался гибкий ленточный термодиод, у которого не было таких проблем. Штатный термодиод измеряет, таким образом, температуру не нижней поверхности корпуса процессора, а температуру воздуха в Socket, что не способствует правильной оценке динамики изменения температуры при перемене теплового режима процессора. Поэтому для более точного контроля температуры процессора пришлось закрепить дополнительный термодатчик, входящий в комплект системной платы, на корпусе процессора, вблизи ядра, благо, что его плоская конструкция позволяет без проблем закрепить термодиод с помощью липкой ленты так, что бы он своею «бусинкой» касался кристалла ядра процессора.

Показания обоих датчиков контролировались с помощью программы Motherboard Monitor 5.1.
В обычном режиме, без изменения значения 52–го регистра, после 40 мин. простоя температура ядра процессора составляла 38° и 35° — внутри процессорного разъема. Динамика изменения температуры после установки 7–го бита в единичное состояние дана в таблице.
Понятно, что такое снижение температуры имеет место только для простаивающего процессора, при запущенных приложениях температура процессора гораздо выше. Так, во время интернет–серфинга температура колебалась от 32° до 35°, при работе в текстовом редакторе Word — от 38° до 40°, а в играх доходила и до 50°.

Но хочу сразу отметить, что организация программного охлаждения процессора является далеко не самым главным предназначением программы WCPREDIT, ведь, корректируя вручную значения параметров регистров чипсета, можно в значительной степени повысить производительность системы, особенно в тех случаях, когда некоторые важные регулировки отсутствуют в BIOS системной платы.

Наряду с многочисленными достоинствами, у программы WCPREDIT есть и маленькое, но досадное неудобство — она не может запоминать установленные значения регистров, и после каждой перезагрузки компьютера приходится выставлять их заново. Проблему эту поможет решить еще одна утилита неугомонного японца — WCPRSET 1.2 (www.athlonoc.com/tweakvia/wpcrs120.exe), устанавливающая указанные пользователем регистры каждый раз при загрузке системы. Делается это очень просто, после запуска программы необходимо установить Start в окне Startup и, нажав кнопку Add, добавить значения регистра к списку в окне Register Setting List. Далее, нужно убедиться, что шина (bus), устройство (device) и функция (function) — имеют значения 0 (по умолчанию) — это важно. Теперь в окошке Register вводится номер регистра, который необходимо изменить, а в окошке Data — его новое значение (в виде шестнадцатеричного числа). После этого при каждом старте системы программа WCPRSET будет автоматически выставлять заданные значения регистров. Никаких хлопот!

Но хочется отметить, что далеко не каждый пользователь компьютера имеет достаточную квалификацию для того, чтобы вручную править управляющие регистры системного чипсета. В этом случае может помочь простая и достаточно малогабаритная бесплатная программа VСool 1.7 (www.naggelgames.de/vcool), в состав которой, помимо программного кулера, оптимизированного для работы с чипсетами VIA, входит весьма приличная утилита мониторинга системы, что являет собой функционально законченное решение для программного охлаждения процессоров фирмы AMD. Кроме этого, имеется еще ряд более мелких возможностей, которые делают эту программу поистине универсальным инструментом, устраняющим большинство самых известных недоработок чипсетов фирмы VIA.

По умолчанию, софткулер запускается одновременно со стартом операционной системы, показывая в системном трее цифровые значения температуры процессора и (или) системного датчика. При наведении курсора на эту иконку, можно увидеть показания не только всех температурных датчиков на материнской плате, но и скорость вращения вентиляторов.

Все основные настройки программы сосредоточены в окне Options, верхняя часть которого отдана под системный мониторинг, а в нижней можно настроить работу софткулера и некоторые другие дополнительные функции. Как полезное свойство монитора, полностью или частично отсутствующее в других аналогичных программах, можно отметить наличие трехступенчатой системы индикации, ограничения производительности и, в конце концов, отключения CPU при превышении его температурой заранее определенных значений.

В качестве охлаждающей утилиты VСool позволяет при запуске ввести 7–й бит 52–го регистра. В большинстве случаев использования современных ОС команды Cool Bit вполне достаточно для организации эффективного охлаждения работающего процессора, но некоторые устаревшие ОС, такие, как Windows 98 (не SE!) и старше, не имеют возможности самостоятельно организовать цикл HALT. В таком случае обеспечить нормальное функционирование утилиты поможет команда Idle Loop, эмулирующая команду HALT в современных ОС.

Таким образом, использование утилит WCPREDIT, WCPRSET и VСool может значительно облегчить жизнь тем, кто хотел бы использовать свой компьютер максимально эффективно. Однако порой все эти программы могут не только не облегчить жизнь, но и добавить такую кучу проблем, что мало не покажется никому. По какой–то непонятной причине (вероятно, метафизического свойства) процессоры AMD, имеющие дробные коэффициенты умножения (такие, как 6,5; 7,5 и т. д.), очень не любят программные кулеры.

По крайней мере, у меня совместное использование вышеописанных программ с процессорами, имеющими такие коэффициенты, приводило к постоянным зависаниям и краху системы, причем в случае связки WCPREDIT и WCPRSET отрицательные последствия проявлялись гораздо чаще и в более широких масштабах. Изменение коэффициента умножения на целое, как по мановению волшебной палочки, прекращало все эти безобразия. Так что, при использовании вышеописанных программ, настоятельно рекомендую обратить на проблему дробных коэффициентов умножения процессоров AMD самое пристальное внимание.

Кроме того, при изменении значения 52–го регистра в ряде случаев могут возникать искажения звука, причем при использовании как встроенного кодера АС97, так и многострадальной звуковой карты Sound Blaster Live! (кажется, Creative и VIA так никогда и не смогут «подружиться»), хотя у всех остальных звуковых карт таких проблем замечено не было. Для решения проблем со звуковыми картами в настройках утилиты VСool существует специальный раздел PCI Options, в котором можно задать несколько (до десятка) необходимых установок.

Кроме вышеописанных вариантов снижения температуры процессоров путем дополнительной шлифовки подошвы радиатора и применения софткулеров существует еще один достаточно радикальный способ решения проблемы снижения тепловыделения процессоров AMD, почему–то практически не используемый. Дело в том, что количество выделяемого тепла работающего процессора напрямую зависит от напряжения его питания. Процессор Athlon должен полностью соответствовать всем техническим условиям на него не только при номинальном напряжении питания ядра 1,75 В, но и при изменении этого напряжения в пределах 1,65 – 1,85 В, хотя в реальных условиях, естественно, этот диапазон гораздо шире.

Так, для испытаний был взят процессор Athlon 1000 МГц, напряжение питания которого последовательно снижалось от номинальных 1,75 В до 1,5 В, причем все время система оставалась полностью стабильной, да и ее быстродействие нисколько не пострадало. А вот температура ядра процессора при этом снизилась на 10о. К сожалению, на этом пришлось остановиться, так как имеющаяся системная плата не позволила дальше снижать напряжение ядра процессора, но высокую эффективность такого способа охлаждения процессора можно считать доказанной. Самым большим минусом эксплуатации процессора при пониженном напряжении питания является необходимость индивидуального подбора параметров для каждого конкретного экземпляра процессора.

Динамика изменения температуры
Показания внешнего датчика, °С Показания датчика в сокете, °С
Установки по умолчанию 38 35
Регистр 52 изменен; через 2 мин. 27 31
Регистр 52 изменен; через 5 мин. 24 27
Регистр 52 изменен; через 10 мин. 23 25

Под занавес позвольте еще раз обратить ваше внимание на неоднозначность преимуществ от использования софткулеров.

Вспомним их достоинства:

  • высокая эффективность охлаждения простаивающего или малонагруженного процессора, что увеличивает срок его жизни;
  • при использовании софткулеров в ноутбуках обеспечивается значительное увеличение не только срока автономной работы устройства, но и заметно снижается нагрев корпуса ноутбука при его активной работе;
  • возможность использования менее эффективного, а, значит, и гораздо более дешевого кулера;
  • большая стабильность «холодного» центрального процессора;
  • доступность — все вышеописанные утилиты, да и большинство остальных софткулеров — бесплатные (в той или иной мере).

Но в то же время недостатков у софткулеров не меньше:

  • уменьшение производительности системы, пусть даже и совсем незначительное;
  • программные кулеры абсолютно неэффективны в сочетании с тяжелыми приложениями, сильно нагревающих процессор;
  • может нарушиться стабильность работы как самого процессора, так и отдельных карт расширения, причем не все такие проблемы лечатся;
  • сокращение срока жизни процессора за счет теплового расширения элементов кристалла при резких бросках тока, сопровождающих процесс включения и отключения процессора, особенно при использовании в приложениях, периодически загружающих систему.

Таким образом, однозначных рекомендаций, использовать или нет программы такого плана в своей повседневной деятельности, дать невозможно, хотя, пожалуй, при использовании в ноутбуках суммарный положительный эффект от применения софткулеров все–таки перевешивает их недостатки.

Для всех остальных я могу лишь порекомендовать обратить на описанные в статье программы самое пристальное внимание, тем более что они, действительно, стоят того, что бы их, как минимум посмотреть. Кроме того, все эти утилиты могут помочь вам в решении ряда других проблем, так как все они достаточно многофункциональны.

А уж принимать окончательное решение, использовать софткулеры или не использовать в своей повседневной работе придется вам, дорогие читатели, самостоятельно, учитывая конфигурацию ваших компьютеров, характер выполняемых ими задач и прочие сколько–нибудь значительные тонкости их использования. По крайней мере, вы теперь знаете, что это за программные звери такие и с чем их едят.

Никто не прокомментировал материал. Есть мысли?