Overclocking y Refrigeración

Overclocking y
Refrigeración
Pérez Vega, Jared
Sabnani Vaswani, Vijay
Indice
Introducción……………………………………………………………………….. 3
Overclocking ……………………………………………………………………….. 4
Refrigeración………………………………………………………………………. 7
Disipadores………………………………………………………………………… 7
Refrigeración Líquida………………………………………………………….. 10
Chasis Térmicamente Avanzado…………………………………………… 15
Preguntas……………………………………………………………………………… 18
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Introducción
Las modificaciones en los ordenadores han estado desde los primeros PCs. Estas
modificaciones en los ordenadores están diseñadas normalmente para mejorar el rendimiento
del ordenador, pero también por estética. Una de las modificaciones principales del sistema es
hacerlo más rápido. A este fenómeno se le llama overclocking. Uno de los problemas del
overclocking es que cuánto más rápido va el ordenador, más se calienta. La mejor solución a
este calentamiento es una buena refrigeración.
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Overclocking
Consiste en hacer que alguna parte del ordenador vaya más rápido, normalmente es el
procesador pero también se puede aplicar a memoria, tarjetas de vídeo, buses,etc.
Comenzó en 1980 con el PC de IBM que iba a 4.77 MHz y los sistemas AT a 6 MHz a comienzos
de los 80. Estos ordenadores eran fáciles de overclockear porque los cristales de cuarzo que
controlaban la velocidad iban en sockets, los cuales se podían reemplazar fácilmente. Los
sistemas modernos permiten overclockear sin reemplazar ninguna parte, solamente
cambiando los parámetros de la BIOS.
En esta imagen vemos como se overclockea un ordenador desde la BIOS aumentando los
ciclos de CPU.
Como previamente mencionamos, la velocidad de un ordenador está controlada por un cristal
de cuarzo. La propiedad fundamental por la que se utiliza el cuarzo es la “piezoelectricidad”. Es
un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones
mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de
potencial y cargas eléctricas en su superficie. También ocurre lo contrario cuando se le aplican
tensiones, se dobla (se contrae,se expande,vibra). Generalmente cuánto mas pequeño es el
cristal más rápido vibra.
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Historia del overclocking
El Overclocking se ha realizado desde el comienzo de la computación. La idea es conseguir un
rendimiento más alto gratuitamente, o superar las cuotas actuales de rendimiento, aunque
esto pueda suponer una pérdida de estabilidad o acortar la vida útil del componente.
El primer ordenador en ser sometido al overclocking fue el IBM AT. En el IBM AT había dos
versiones:
-Con cristales que oscilaban a 12 Mhz y otros a 16 Mhz. El chip temporizador dividía la
velocidad del cristal entre dos. Esto hacía que los procesadores funcionaran a 6 o a 8 Mhz.
Los usuarios cambiaban los cristales por otros que funcionaran a 18 o 20 Mhz, con lo que el
procesador funcionaba a 9 o 10 Mhz. Algunas compañías incluso sacaron osciladores que
funcionaban con cristales de velocidad variable. Estos osciladores venían con un panel de
control en el cuál seleccionaba la velocidad que querías.
Los ordenadores modernos llevan al menos 2 cristales, uno (a 14.31818 Mhz) para controlar la
velocidad de la placa base y la de sus circuitos, y el otro (a 32.768 Khz) para controlar el reloj
del sistema (RTC).
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Un chip especial llamado FTG (Frequency Timing Generator) se utiliza junto al cristal para
alcanzar las velocidad que alcanzan los CPUs actuales. Estos chips usan circuitería PLL (Phased
Locked Loop) para generar señales de tiempo sincronizadas para el procesador PCI, AGP y
demás buses.
Lo interesante de estos chips es que son programables, por lo que se pueden cambiar la
frecuencia de salida por software con lo que el sistema puede ir a distintas velocidades. Como
la velocidad de la CPU depende de la velocidad del bus, cuando aumentamos la velocidad del
bus que está controlador por el chip, aumenta la velocidad de la cpu.
Consejos de Overclocking
Las placas bases modernas automáticamente leen los ajustes de velocidad, tiempo y voltajes
de los componentes de la CPU y de la memoria. Estos ajustes se pueden cambiar manualmente
en el menú de opciones de la BIOS.
Predeterminadamente estos ajustes están al mínimo pero se pueden aumentar. Luego habría
que mirar la estabilidad del computador. Una vez se vuelva inestable se reduce la velocidad
hasta que alcance un equilibrio. En eso se basa el overclocking.
Cuando se crean los chips se intenta que todos vayan a la velocidad máxima. Pero
normalmente existe un determinado número de chips que van a una velocidad inferior a la
esperada, los usuarios del overclocking compran estos chips ya que la ganancia de velocidad es
superior de la que obtendrían si compraran los chips más rápidos. Además sale más rentable.
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Refrigeración
Cuánto más rápidos son los procesadores más energía consumen, por lo que se calientan más.
El procesador es el chip que más consume, y normalmente el ventilador interno no puede
disipar todo el calor por sí solo.
Disipadores
Desde 1990 todos los ordenadores tienen que llevar disipador Los disipadores son accesorios
que trasladan el calor del procesador al aire. Es necesario que siempre vayan acompañados de
un ventilador que refresque la corriente de aire. Normalmente el ventilador de fábrica es
suficiente.
Los disipadores se sujetan al procesador mediante un clip o, raramente,
procesador:
se pegan al
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Según datos de intel los clips de los disipadores son detrás de los destornilladores, los
mayores destructores de placas bases. Por lo que hay que tener mucho cuidado al instalar o
quitar un disipador.
Disipadores activos
Son disipadores que vienen incluidos con un ventilador. Funcionan trasladando el calor que
desprende el procesador por las láminas de aluminio hasta el ventilador. Por eso se deja un
hueco entre las láminas, para que la corriente de aire del ventilador refresque dichas láminas.
Disipadores pasivos
Los disipadores pasivos son radiadores de láminas de aluminio que dependen de la corriente
de aire del exterior. Son más difíciles de instalar porque tienes que asegurar que la corriente
de aire venga de algún sitio, pero consumen menos.
Fuerza de sujeción del Disipador
El recubrimiento FC-PGA (Flip Chip Pin Grid Array) permite una mejor disipación del calor ya
que el chip tiene un contacto directo con el disipador. Sin embargo, la presión que el disipador
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ejerce sobre el chip es desequilibrada, con lo que podría llegar a la rotura. Este problema ha
hecho que los fabricantes hayan desarrollado varias medidas siendo una de ellas incrustar
unas patas de goma en cada esquina del procesador . Esto no era suficiente.
Actualmente Intel y AMD ahora instalan una tapa metálica llamada IHS (integrated heat
spreader ).
Cálculos sobre disipadores
Cuando refrigeramos un procesador, el disipador transfiere calor del procesador al aire. Esta
capacidad se puede denominar como la resistencia térmica (expresada en grados centígrados
por watios).
Para calcular el disipador requerido para tu ordenador, existen dos fórmula:
R
total
P
T
case:
T
inlet:
P
=T
case
T
inlet
/P
power
2
power
=CxV xF
es la temperatura máxima del chasis.
es la temperatura máxima que alcanza el disipador.
power:
es la potencia máxima que se disipa del procesador.
Otra fórmula útil es:
P
2
power
=CxV xF
C: es la capacitancia.
V: es la tensión.
F: es la frecuencia.
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Refrigeración Líquida
Uno de los métodos más extremos para refrigerar un ordenador es usar algún tipo de
refrigeración líquida. Estos líquidos tienen una mayor capacidad para transportar el calor.
Como los procesadores cada vez se calientan más esto puede resultar ventajoso o incluso
necesario para disipar el calor generado.
Tubo de calor:
Fue inventado en 1963 por George Grover. Básicamente se trata de un conductor térmico que
mueve el calor de un sitio a otro. Este conductor es un tubo herméticamente sellado que está
conectado por un extremo al procesador y por el otro a un disipador.
Cuándo se fabrica se le vacía el aire en el interior y se llena parcialmente con un fluido
especial. El fluido viaja en estado líquido hasta el procesador, al calentarse se convierte en
estado gaseoso que vuelve hasta donde está el disipador. Al enfriase vuelve al estado líquido y
vuelve a hacer el mismo recorrido.
Los tubos de calor sin inútiles cuando están
solos. Tienen que estar conectados en uno de
sus extremos a algo que disipe el calor que
transporta. Normalmente un disipador o un
ventilador.
A pesar de esto, los tubos de calor tienen
muchas ventajas. Como están sellados no
tienen partes que se sueltan y no necesitan
mantenimiento. Si están bien diseñados
pueden alcanzar temperaturas inferiores a los
0 grados (aunque no funcionan bien hasta que el líquido se haya derretido).
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Enfriamiento con agua
Se basa en hacer circular agua sobre el procesador u otros componentes, haciendo que se
enfríen. Esto puede parecer sencillo pero en verdad es bastante complicado por lo que estos
equipos son bastante caros.
Los equipos de enfriamiento con agua tienen varios
componentes:
Bloque de Agua: bloques de metal que se conectan al
procesador o a lo que se quiera refrigerar.
Tubos y Conexiones: sirven para conectar los distintos
elementos.
Reserva: sitio donde almacenamos el líquido
refrigerante.
Bomba: hace circular el líquido a través del sistema.
Refrigerante: líquido, normalmente agua.
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Aunque los sistemas de refrigeración con agua refrigeran bastante, suelen ser problemáticos
en el mantenimiento y en el uso. Algunas de las desventajas de estos sistemas son:
Suelen ser problemáticos ya que son caros y su mantenimiento es costoso.
Son muy grandes y sus componentes se estropean con gran facilidad debido a la
corrosión.
Refrigeración Extrema
Son dispositivos capaces de reducir la temperatura de la CPU hasta temperaturas inferiores a 0
ºC, permitiendo límites extremos de overclocking y rendimiento. Con estos sistemas un
procesador puede funcionar hasta un 33% más rápido. Desafortunadamente esta velocidad
viene con un precio bastante alto.
IMÁGENES 21.20/21.21
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Un ejemplo es el vapochill, que consigue alcanzar temperaturas de hasta -30 ºC. Y su precio en
el mercado es de aproximadamente 1.000€.
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Chasis térmicamente mejorado
Como cada vez los procesadores generan más calor se han hecho diseño de chasis que
permiten enfriar el sistema sin gastar una fortuna en soluciones de refrigeración.
Antes del 486 a los ordenadores sólo les bastaba el ventilador de la fuente de alimentación.
En 1992 con el 486DX2 se empezaron a utilizar disipadores pasivos.
Los disipadores activos aparecieron por primera vez en los pentium. A partir del 97 se hicieron
estándar en pentium II, pentium III y AMD Athlon.
Los ventiladores del chasis se hicieron populares en los sistemas OEM (Original Equipment
Manufacturer) a mediados de los 90.
En el 2000, con los pentium 4 empezaron a usarse ventiladores en el chasis con disipadores
activos.
Actualmente los ordenadores llevan 3 ventiladores, uno en la fuente, otro en el chasis y el
ultimo en el disipador.
Temperatura
Ambiental
Temperatura máxima en el
Chasis
Tipo de Procesador3
35º C
45º C
AMD K6, Pentium I, II, III
35º C
42º C
AMD Athlon, XP,64, 64 FX
35º C
40º C
Pentium 4 Willamette,
Northwood
35º C
38º C
Pentium 4 Northwood 3GHz+,
Prescott 2.4GHz+
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Para mantener la temperatura ideal en el chasis Intel y AMD han sacado guías describiendo los
atributos térmicos de sus procesadores, e ideas sobre cómo refrigerarlo.
Los chasis diseñados para mantener la temperatura requerida son conocidos como “Chasis
Térmicamente Mejorados”.
Requerimientos para un Chasis Térmicamente Mejorado:
Acepta el estándar ATX, MicroATX, FlexATX para las placas base.
Acepta el estándar ATX,SFX y TFX de las fuentes de alimentación con ventiladores
integrados.
Tiene una tapa lateral extraíble con un conducto al procesador ajustable y una rejilla
de ventilación.
Vienen con un ventilador trasero, y uno delantero opcional.
Sin Conducto al
CPU
Con conducto al CPU
Temperatura de CPU
35º C
28º C
Velocidad Ventilador CPU
4050 rpm
2810 rpm
Nivel de sonido del ventilador
39.8 Dba
29.9 Dba
En la tabla mostramos la diferencia entre un chasis sin y con conducto al CPU.
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En la imagen se muestra la tapa lateral extraíble dónde se aprecia el conducto al procesador y
la rejilla de ventilación.
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Preguntas
1) El overclocking consiste en…
a. Hacer que el ordenador vaya más rápido.
b. Consiste en ponerle un reloj al procesador.
c. Ninguna de las anteriores.
2) El cristal de cuarzo:
a. Controla la velocidad de un ordenador.
b. Está formado por una aleación de aluminio y magnesio.
c. Su propiedad fundamental es la piezoelectricidad.
3) El primero ordenador en ser overclockeado fue:
a. Pentium 4.
b. Itachi (IBM) Deskstar 120 GXP.
c. CSIR Mk 1.
4) Habían dos tipos de cristales en el IBM AT, sus velocidades de oscilación eran:
a. 12 y a 14 MHz.
b. 12 y a 16 MHz.
c. 18 y 20 MHz.
5) El chip FTG
a. Controlaban la velocidad del PCI, AGP y demás buses.
b. Se pueden programar.
c. Utilizan circuitería PLL.
6) El componente que más calor genera es:
a. La fuente de tensión.
b. El disipador.
c. El procesador.
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7) Los disipadores:
a. Pueden ser únicamente activos y pasivos.
b. Trasladan el calor del procesador al chasis.
c. Están incluidos en todos los ordenadores actuales.
8) Los disipadores activos:
a. Tienen una bomba de aire que extrae el calor del procesador.
b. Tienen que estar con un ventilador.
c. Esta siempre encendido aunque el ordenador se apague.
9) Los disipadores pasivos:
a. Están hechos de silicio.
b. Llevan un ventilador de bajo consumo.
c. Hay que asegurar que les llegue una corriente de aire de algún sitio.
10) Debido a la fuerza de sujeción de los disipadores, los procesadores:
a. Se rompían con facilidad debido a que la presión que el disipador ejerce sobre el chip es
desequilibrada.
b. Se les incorporó una chapa metálica para evitar su rotura.
c. Se fabricaban de una aleación de silicio más resistente a la rotura.
11) La resistencia térmica:
a. Mide la capacidad de transferir el calor del procesador al aire.
b. Se mide en grados Fahrenheit por Watios.
c. Se mide en grados centígrados por watios.
12) Tubos de calor:
a. Es un conductor térmico que mueve el calor de un sitio a otro.
b. Está conectado por un extremo al procesador y por el otro a un disipador.
c. Siempre están llenos de agua.
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13) El enfriamiento con agua:
a. Prácticamente todos los ordenadores actuales la llevan.
b. Es muy económico.
c. No necesitan mantenimiento.
14) El enfriamiento con agua:
a. Se basa en hacer circular agua sobre el procesador u otros componentes, haciendo que se
enfríen.
b. Necesitan una bomba para hacer circular el líquido.
c. Sus componentes se corroen fácilmente por el agua.
15) En cuanto a la refrigeración extrema:
a. Permite temperaturas en la CPU de hasta 10 grados.
b. Permite temperaturas en la CPU inferiores a 0 grados.
c. Son equipos altamente costosos.
16) Chasis térmicamente mejorado:
a. Surgieron porque los ordenadores cada vez necesitan más refrigeración.
b. Se suele utilizar por estética.
c. Aumenta la velocidad del procesador.
17) Para que un chasis sea térmicamente mejorado:
a. Acepta el estándar ATX,SFX y TFX de las fuentes de alimentación con ventiladores
integrados.
b. Tiene que tener luces de neón para que sea vistoso.
c. Tiene una tapa lateral extraíble con un conducto al procesador ajustable y una rejilla de
ventilación.
18) El conducto del CPU…
a. Está formado por unas láminas de aluminio.
b. Conecta el ventilador del disipador con el exterior.
c. Aumenta el rendimiento del ordenador.
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19) Tubos de calor:
a. El líquido se encuentra en estado sólido en su interior.
b. Al calentarse en la CPU el líquido en su interior pasa a estado gaseoso.
c. Son suficientes para enfriar la CPU. No necesitan ventilador ni disipador conectado a ellos.
20) La refrigeración:
a. Es importante a la hora de medir el rendimiento del ordenador.
b. No sirve para nada.
c. Disminuir la temperatura de la CPU y los demás componentes del ordenador.
21) Este trabajo le ha parecido:
a. Bien.
b. Mal.
c. Excelente.
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