সিপিইউ এবং অন্যান্য চিপগুলির থার্মোডাইনামিক্স কীভাবে পরিচালিত হয়?

Question

আমি শুনেছি যে এই ধরনের সিস্টেমগুলির তাপ দক্ষতার নকশা করা খুব কঠিন। যদিও আমি নিশ্চিত নই, তবে আমি আগ্রহী।

একদিকে, আমি বাজি ধরেছি যে কোনওভাবে সিস্টেমের মোট শক্তির একটি ফাংশন। অন্যদিকে, পৃথক বিটগুলি উল্টানো হিসাবে, আমি কল্পনা করি যে তাপটি মরা কাছাকাছি স্থানান্তরিত হয়।

তাপ কীভাবে মরার আশেপাশে যায় এবং এটি সিপিইউর শীতলকরণকে কীভাবে প্রভাবিত করে? উত্তাপের গতিবিধি সামঞ্জস্য করার জন্য কি নির্দিষ্ট ক্ষতিপূরণ দেওয়া হয়?

Comments

প্রথমে, ইঞ্জিনিয়ারিং.এসই তে স্বাগতম! আপনি যেমন স্বীকার করেছেন, এটি একটি খুব গভীর বিষয়, এবং এটি সেই বিষয়ে একটি বিস্তৃত প্রশ্ন। আমি আপনার প্রশ্নটি এই ক্ষেত্রের আরও নির্দিষ্ট দিকটিতে সংকুচিত করার পরামর্শ দেব, অন্যথায় আপনি সন্তোষজনক উত্তর নাও পেতে পারেন।

— ট্রেভর আর্কিবাল্ড

আপনি একটি সংকীর্ণ প্রস্তাব করতে পারেন? আমি এই বিষয়ে ভালভাবে পারদর্শী নই

— বাওর্ডোগ

ঠিক আছে, থার্মোতে আমরা সাধারণত সিস্টেমটি (সিপিইউ) কত উত্তাপ উত্পন্ন করছে, সিস্টেম থেকে এই উত্তাপটি সরিয়ে নিতে কত শক্তি নেবে, সিপিইউ শীতলকরণের জন্য কী ধরণের দক্ষতা আদর্শ এবং কী কী হতে পারে তা নিয়ে আমরা সাধারণত উদ্বিগ্ন যে দক্ষতা উন্নতি করতে সম্পন্ন। এই সমস্ত একসাথে সম্ভবত কিছুটা বেশি, তবে এক বা দু'জন জবাবদিহি করবে। আপনি আরও জিজ্ঞাসা করতে পারেন যে তাপটি সিপিইউর চারপাশে কীভাবে এটি অন্যরকমভাবে ব্যবহৃত হয় এবং কী শীতলাতে চ্যালেঞ্জগুলি সরবরাহ করে around

— ট্রেভর আর্কিবাল্ড

@ ট্র্যাভোরআরচিবল্ড: আমি বিশ্বাস করি যে একটি দুর্দান্ত সূচনা এমন একটি উত্তর হবে যা কোনও একটিতে গভীরভাবে যাওয়ার পরিবর্তে এই সমস্ত কারণগুলির পৃষ্ঠকে স্কিম করে তোলে; এর যে কোনও উপ-বিভাগের বিশদ বিশ্লেষণের পরিবর্তে সাধারণ সমস্যার একটি সংক্ষিপ্তসার, কিছুটা অবহিত দৃষ্টিকোণ থেকে আরও কেন্দ্রীভূত প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করার একটি সূচনা পয়েন্ট।

— এসএফ

Answer 1

তাপ সিঙ্ক ডিজাইনের থার্মোডাইনামিক্স সম্পর্কে সমস্ত মৌলিক বিষয়গুলি এখানে ভালভাবে উপস্থাপন করা হয়েছে (পৃষ্ঠার নীচে সুন্দর সিএফডি ছবিগুলি মিস করবেন না তা নিশ্চিত করুন)।

এখানে যা উপস্থাপন করা হয়নি তা হ'ল কম্পিউটার ক্ষেত্রে বৃহত্তর ফ্লোফিল্ড কাঠামো। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, 3+ গিগাহার্জ-এ সিপিইউ গতি অর্জনের চাপের সাথে, কেসিংয়ের (1) ফটকা অনুরাগীদের পাশাপাশি (2) প্রবাহ নালীগুলি ডিজাইনের ক্ষেত্রে আরও কাজ হয়েছে যা কেসটি দ্রুত বাতাসের বাইরে চলে যায় the ।

কাটা ফ্যানরা নিয়মিত অনুরাগীদের তুলনায় আরও বেশি চাপ সৃষ্টি করে (বা আরও বায়ু স্থানান্তরিত করে), কারণ নালীটি টিপের চারপাশে কম প্রবাহ ফাঁসির কারণ হয়ে থাকে যা ফ্যানের সর্বোচ্চ গতিবেগের রেডিয়ালি স্পিকিং বলে মনে হয়। (এটি প্লেনগুলির উইং টিপসের অনুরূপ ধারণা)। সুতরাং, ব্লেড টিপটি ফ্যানের এমন জায়গা যা দ্রুত বায়ু সরিয়ে নিতে পারে।

কেসিংয়ের মধ্যে প্রবাহ নালাগুলি সম্পর্কে , ধারণাটি হ'ল তাপের ডুব দিয়ে প্রবাহকে ত্বরান্বিত করার জন্য একটি অগ্রভাগের বার্নোল্লি প্রভাব ব্যবহার করা যাতে এটি যত তাড়াতাড়ি তাপ সরিয়ে ফেলতে পারে। এটি বিশেষত 4+ গিগাহার্জ গতিতে পৌঁছানোর চেষ্টা করে ওভারক্লোকারদের পক্ষে জনপ্রিয় হয়ে উঠেছে (উদাহরণস্বরূপ http://www.overclockers.com/ducts-the-cheap-cooling-solution/ দেখুন )।

দ্রুত এবং দ্রুত সিপিইউ উত্পাদন করার আকাঙ্ক্ষা আরও ভাল কুলিং সিস্টেম ডিজাইনের প্রয়োজনকে ধাক্কা দিয়েছে। তরল বা নাইট্রোজেন কুলিংয়ের মতো বিষয়গুলি আলোচনা করা হয় না, তবে সিপিইউকে আরও দক্ষতার সাথে শীতল করার চেষ্টা করার বিকল্প পদ্ধতিগুলিও রয়েছে, বিশেষত 5 গিগাহার্জ উপরের গতিতে ওভারক্লকিংয়ের জন্য (যেমন দেখুন http://www.tomshardware.com/reviews/5- ghz-core-i7-980x-overclocking, 2665.html )।

অবশেষে, আমি আপনাকে কিছু চিন্তা করার জন্য ছেড়ে চলেছি ... আমি একবার শুনেছি যে 10 গিগাহার্জ প্রতি চালিত সিপিইউ দ্বারা উত্পাদিত তাপটি সূর্যের তাপের সমান। এখানে topic বিষয় নিয়ে বেশ ভাল আলোচনা হচ্ছে: http://www.reddit.com/r/askscience/comments/ngv50/w__veve_cpus_been_ সীমাহীন_ফ্রিকোয়েন্সি_ থেকে_আরউন্ড ।

Answer 2

একটি আধুনিক প্রসেসর চিপের চারপাশের তাপীয় ব্যবস্থাটি প্রকৃতপক্ষে জটিল এবং একটি প্রধান ডিজাইনের ফোকাস। বৈদ্যুতিক এবং অর্থনৈতিক উভয় কারণে, প্রসেসরে স্বতন্ত্র ট্রানজিস্টরগুলি ছোট এবং কাছাকাছি করা ভাল। যাইহোক, তাপ এই ট্রানজিস্টরগুলি থেকে আসে। কেউ কেউ বিদ্যুৎ প্রয়োগের সাথে বসে থাকার কারণে সমস্ত সময় নষ্ট হয়ে যায়। আর একটি উপাদান তখনই ঘটে যখন তারা রাজ্যগুলিতে স্যুইচ করে। প্রসেসরের ডিজাইন করার সময় এই দু'টিকে কিছুটা হলেও ব্যবসা করা যেতে পারে।

প্রতিটি ট্রানজিস্টর খুব বেশি শক্তি ছড়িয়ে দেয় না, তবে লক্ষ লক্ষ এবং মিলিয়ন (আক্ষরিক) একটি ছোট অঞ্চলে একসাথে ক্র্যামেড হয়। আধুনিক তাপ প্রসেসরগুলি যদি এই উত্তাপটি সক্রিয়ভাবে এবং আগ্রাসীভাবে অপসারণ না করা হয় তবে সেকেন্ড থেকে 10 সেকেন্ডে নিজেকে রান্না করে। 50-100 ডাব্লু একটি আধুনিক প্রসেসরের জন্য লাইনের বাইরে নয়। এখন বিবেচনা করুন যে সর্বাধিক সোল্ডারিং ইস্ত্রিগুলি তার চেয়ে কম থেকে চালিত হয় এবং প্রায় একই পৃষ্ঠতল দিয়ে ধাতুর এক অংশকে উত্তপ্ত করে।

সমাধানটি হ'ল ছোট ডাইয়ের উপরে একটি বড় তাপের ডুবানো বাতাতে ব্যবহৃত হত। আসলে, তাপ সিঙ্কটি প্রসেসরের সামগ্রিক ডিজাইনের একটি অবিচ্ছেদ্য অঙ্গ ছিল। প্যাকেজটি ডাই থেকে বাইরের দিকে তাপ শক্তি পরিচালনা করতে সক্ষম হতে হবে, যেখানে ক্ল্যাম্পড অন তাপ সিঙ্কটি আরও পরিচালনা করতে পারে এবং অবশেষে এটি প্রবাহিত বাতাসে ছড়িয়ে দিতে পারে।

এই প্রসেসরের পাওয়ার ঘনত্ব আরও বেশি হওয়ায় এটি এখন আর যথেষ্ট ভাল নয়। হাই এন্ড প্রসেসরগুলিতে এখন কিছু সক্রিয় শীতল বা একটি পর্যায় পরিবর্তন ব্যবস্থা রয়েছে যা পুরানো তাপ ডুবির সাথে অ্যালুমিনিয়াম বা তামা দিয়ে সাদামাটা পুরাতন বাহনের চেয়ে আরও কার্যকরভাবে ডাই থেকে উত্তেজিত ডানাগুলিতে তাপ স্থানান্তর করে।

কিছু ক্ষেত্রে পেলটিয়ার কুলার নিয়োগ করা হয়। এগুলি সক্রিয়ভাবে তাপ থেকে অন্য কোথাও পৌঁছায় যেখানে বায়ু প্রবাহের সাথে জুড়ি দেওয়া আরও সহজ easier এটি তার নিজের সমস্যাগুলির সেট নিয়ে আসে। পেলটিয়ারগুলি বরং অদক্ষ কুলার, সুতরাং মোট শক্তি যা উদ্ধার করা প্রয়োজন তা মরা ডুবে যা দেয় তার চেয়ে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে বড়। যাইহোক, সক্রিয় পাম্পিং অ্যাকশন সাহায্য করতে পারে, এমনকি যদি রেডিয়েটিং ফিনগুলি শেষ পর্যন্ত অনেক বেশি গরম হয়। এটি কাজ করে কারণ রেডিয়েটিং ফিনের অ্যালুমিনিয়াম বা তামা সেমিকন্ডাক্টর ডাইয়ের তুলনায় অনেক বেশি তাপমাত্রা দাঁড়াতে পারে। সিলিকন প্রায় 150 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে অর্ধপরিবাহীর মতো অভিনয় করা বন্ধ করে দেয় এবং রিয়েল সার্কিটগুলির নীচে কিছু অপারেটিং মার্জিনের প্রয়োজন হয়। তবে হিট সিঙ্ক ফিনগুলি সহজেই অনেক বেশি তাপমাত্রা পরিচালনা করতে পারে। একটি সক্রিয় তাপ পাম্প এই পার্থক্যটি ব্যবহার করে।

অতীতে প্রসেসরগুলি প্রবাহিত তরল নাইট্রোজেন দিয়ে শীতল হয়েছে। এটি আজকের প্রযুক্তির সাথে সাধারণ ডেস্কটপ পিসিগুলির জন্য অর্থনৈতিক ধারণা তৈরি করে না, তবে কম্পিউটারের শুরু থেকেই তাপ ব্যবস্থাপনাই কম্পিউটার ডিজাইনের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ হয়ে উঠেছে। এমনকি 1950 এর দশকেও, সেই সমস্ত ভ্যাকুয়াম টিউবগুলিকে একে অপরকে গলে ফেলা থেকে বিরত রাখা এমন একটি বিষয় ছিল যা যত্ন সহকারে বিবেচনা করা উচিত।

Comments

পেল্টিয়ার মডিউলগুলির প্রাথমিক সুবিধাটি তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট থেকে আসে: কোনও বস্তু (24 সি এর পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায়) শীতল করা অনেক সহজ এবং দ্রুত 100C থেকে 200 ডি থেকে 200 সি পর্যন্ত 40 ডিগ্রি পাওয়ার থেকে বিদ্যুতের অপচয় হ্রাসের সাথে সমানুপাতিক কারণ চারপাশ. এইভাবে, বিচ্ছিন্ন হওয়ার জন্য আরও বেশি তাপ থাকলেও, সিপিইউর তুলনায় হিটিং সিঙ্কটি বেশ উচ্চ তাপমাত্রায় চলে যাওয়ার কারণে সহজেই বিলুপ্ত হওয়া সহজ।

— এসএফ