İşlemcilerin sağlıklı çalışmalarındaki en önemli engellerden biri ısıdır. İşlemciler ilk kez Gigahertz sınırını geçtikleri zaman, yonganın üzerinde oluşan ısının yeterince dağıtılabilmesi için büyük ısı dağıtıcılarına ve güçlü fanlara ihtiyaç duyuluyordu. Hatta Intel Pentium 3 gibi ürünler aşırı ısındıkları zaman önemli ölçüde zarar görürlerken, bir Athlon 1200, soğutucusu çıkarıldığı zamanbirkaç dakika içinde yanabiliyordu. Daha sonra ortaya Pentium 4 çıktı ve sorunlar yavaş yavaş azalmaya başladı çünkü bu işlemciaşırı ısındığı zaman saat hızını kendi kendine düşürüp ısıyı sınır seviyede tutabiliyordu. Bunun yanında günümüzde enerjiverimliliği çok yüksek seviyelere çıktığı ve işlemciler birçok koruyucu özellikle beraber geldikleri halde yüksek ısı hala ciddi bir problem. Harcanan watt başına başarım tartışmaları devam ededursun, insanlar genellikle güncel işlemcilerin artık böyle sorunlarının olmadığına inanıyorlar fakat gerçekçi olmak gerekirse kazın ayağı öyle değil.
Şu ana kadar zor dönemlerden geçen bir tek AMD değil: Neredeyse tam üç sene önce Intel, Pentium 4 işlemci ailesiyle ”kendi karanlığında” boğulmaya mahkûm olmuştu. Bu işlemciler son dönemlerde 4 GHz saat hızını görmüştü fakat yaydıkları ısı aşırı derecede yüksekti. Üstelik böyle rekor cinsten hızlarda çalışmalarına rağmen AMD Athlon 64 işlemci ailesini de alt edemiyorlardı. Kasım 2004′de yayınladığımız bir makalede 3.6 GHz’lik Pentium 4 560 kendi ısıl sınırına o kadar yakındı kiişlemci standart soğutucuyla çalıştırıldığı zaman hızını kendiliğinden düşürerek kendini güvenli bölgeye alıyordu.
Günümüzde durum nedir peki? Eğer fan bozulur veya çıkartılırsa yine fiilen ölürler mi? AMD ve Intel’in enerji verimliliği iddialarına bakacak olursak, ısı artık eskisi kadar bir sorun teşkil etmiyor. Yoksa edebilir mi?
Bugün satın alabileceğiniz her işlemci bir ya da daha fazla sayıda sıcaklık algılayıcısıbulundururlar. Böylece aşırı ısınmaya karşı önlemlerini hemen alırlar. Bu önlemler arasında ısı dağıtımını arttıran bir takım işlemci özellikleri olabileceği gibi işlemcinin üzerinde çalıştığı platform tarafından karmaşık güç tasarrufu kiplerinin daha uygun ayarlanması amacıyla yapılan değişiklikler de bulunabilir.
AMD ve Intel’den ucuz ve pahalı işlemciler seçip onları fanın bozuk olma durumunu canlandırmak üzere sadece üzerlerindeki ısı dağıtıcıları (heatsink) ile soğutmaya kalkıştık. Bunu yaparak Intel ve AMD arasında hala somut bir farkın olduğunu da öğrenmiş olduk.
İşlemci Tanımlamaları
AMD ve Intel’in her ikisi de işlemcilerinin çalışma sıcaklığı araklıklarıyla ilgili detaylı bilgiler vermekteler. Yine bu şirketlerin ikisi birden bu sıcaklığı, işlemcinin ısı dağıtıcısının tam ortasında ölçülen kasa sıcaklığı olarak tanımlıyorlar. Aşağıdaki tablolardan da görebileceğiniz gibi bir Athlon 64 işlemcisi 78 santigrat derecede, Core 2 Duo ise en fazla 72 derecede çalışmak için tasarlanmış. En yüksek kasa sıcaklığının işlemcinin ısıl tasarım gücüne (TDP) bağlı olduğunu da belki fark etmişsinizdir: TDP’si 35 W olan bir Athlon 64 X2 işlemcisi en fazla 78 dereceye ulaşabilirken 125 W’lık bir Athlon 64 FX 63 dereceyi geçmemeli.
İşlemcinin ısıl sınırı aşılırsa işlemcinin kendisi ve anakart tarafından birtakım önlemler etkin hale getirilebilir. Tipik bir anakart böyle bir durumda fan hızını en yükseğe çıkarırken, işlemciler ise kendi koruma mekanizmalarını harekete geçirirler.
Koruma Mekanizmaları
İşlemcinin kendiliğinden denetleyebildiği bazı koruma özellikleri bazı özel durumlar için yeterli olmayabilir. Bu durumda platform tarafından alınacak önlemlerin öneminin de büyük olduğu ve ısıl özellikleri iyi hazırlanmış anakartların tercih edilmesi gerektiği gerçeği ortaya çıkmakta. İnternet üzerinden bulabileceğiniz teknik verilere göre Intel, AMD’den çok daha fazla koruma özelliğine sahip görünüyor olsa da bu ikili, modern bir işlemciyi aşırı ısıdan dolayı ölmekten kurtaracak basit özellikler sunmakla yetinmiş.
Intel Thermal Monitör
Intel Pentium 4′den beridir işlemcilerine Thermal Monitor adı verdiği sıcaklık denetleme devreleri yerleştiriyor. Bu devre aşırı ısınma hallerinde çok kısa bir zaman aralığı içerisinde işlemcinin çalışmasını durdurup yeniden başlatıyor. Böylece işlemci sanki daha yavaş bir saat hızında çalışıyormuş gibi bir görünüm veriyor. Bazıları bunu “kısma” (throttling) olarak adlandırıyor ancak bu tamamen yanlış.
Açıkçası bu özellik ısı üretimini azaltmakta yardımcı oluyor fakat tamamen CPU tarafından denetleniyor ve kullanıcı veya bir yazılım tarafından denetlenemiyor. Dolayısıyla soğutma sisteminiz bozulana veya yeterli olmayana dek Thermal Monitör’ün varlığından bile haberdar olmayacaksınız gibi görünüyor. Eğer böyle bir yavaşlamayla şu an zaten karşı karşıya iseniz şu açıklamayı aklınızdan çıkarmayın: “TCC’nin aşırı etkinleştirilmesi fark edilebilir başarım düşümlerine sebebiyet verebilir” (Core 2 Duo Teknik Belgesi). Nitekim siz de yüksek sıcaklıklardan muzdaripseniz bizim bağlantılarını verdiğimiz videolardan ilkinde Pentium 4 işlemcisinin Thermal Monitor etkin hale geldiği zaman birden yavaş çalışmaya başlaması sizlere yabancı gelmemeli.
Intel Thermal Monitor 2
Thermal Monitor 2, TM’nin sunduğu temel işlevlerin yanında Enhanced SpeedStep özelliğini etkin hale getiren bazı kilit görevleri de yerine getiriyor. Enhanced SpeedStep sistemin güç tasarrufu amacıyla işlemcinin saat hızını ve gerilimini düşürmesine izin veriyor. Yani TM2 bir önceki sürümüne çok benziyor ama işlemcinin kendisinin dışında üzerinde bulunduğu platformun müdahale edebilmesini sağlayabilmesiyle ondan ayrılıyor. Üstelik işlemciye hızaşırtma bile uygulanmış olsa, acil durumlarda işlemcinin saat hızı ve gerilimini mümkün olan en düşük düzeye çekiyor.
Intel PROCHOT# Sinyali
PROCHOT# (processor hot – işlemci sıcak) sinyali Thermal Monitor’u etkin hale getirmek için iki yollu bir iletişim sunar. Çalışma emri işlemci veya platform tarafından verilebilir. Böylece işlemci düşük ısı kipinde çalışmaya başlar. Bu sinyal özellikle diğer bileşenler aşırı ısındığı ve tüm sistem düşük güç tüketimi kipinde çalıştığı zaman gönderiliyor.
Intel THERMTRIP# Sinyali
İşlemci sıcaklığının belirli bir üst sınır değerini aştıktan sonra, transistörlerin zarar görmemesi amacıyla işlemci platforma THERMTRIP# sinyalini göndererek sistemi kapatır.
AMD İşlemciler
Geçmişte yaptığımız bir deneyde Palomino çekirdeğine dayanan eski bir Athlon 1200′nin ısı dağıtıcısını çıkardıktan sonra işlemci kısa süre içerisinde yanmıştı ancak günümüzde işlemci yakmak o kadar da kolay değil. Tüm AMD işlemciler sistemi kapatmak için aynı Intel’de olduğu gibi THERMTRIP# sinyalini kullanıyorlar. Ayrıca aynen Intel’in Enhanced SpeedStep veya Thermal Monitor 2 işlevlerine benzer şekilde Cool’n’Quiet, işlemcinin boşta çalışma halinde saat hızının ve geriliminin sistem tarafından değiştirilebilmesini sağlıyor. Bununda yanında AMD Athlon çift çekirdekli işlemcilerin aşırı ısınma durumunda saat hızını aşağıya çekmek yerine sistemi doğrudan kapadığına şahit olduk.
İşlemci Soğutma Temelleri
İşlemci soğutması hakkında birkaç temel noktaya değinmek çok yerinde olacaktır. Günümüzdeki tüm masaüstü işlemcileri üzerlerinde geniş bir ****l yüzey bulundururlar. Böylece soğutulmaları çok daha kolay hale getirilmiştir. Bu ****l yüzeye ısı dağıtıcısı (heat spreader) adı verilir. Onun üstüne konan büyük ve kanatçıklı, girintili-çıkıntılı ****l parçaya ise pasif (fansız) soğutucu (heatsink) denir. Üstelik işlemcinin üzerindeki bu ****l yüzey, pasif soğutucu yerleştirilirken işlemci çekirdeğinin fiziksel olarak zarar görmesini engeller.
Bir işlemcinin ısı üretmesi mimarisinin en olduğuna bağlıdır. Core 2, eski Pentium 4 ve Pentium D işlemcilerinden çok daha verimli çalışır. Üretilen ısı miktarı işlemcilerin çekirdek sayılarıyla da doğru orantılıdır. Diğer taraftan yüksek saat hızları yüksek gerilim gerektirir ve bu da güç tüketimini önemli ölçüde arttırır (uygulanan gerilime göre üstel olarak).
Klasik fanlı CPU soğutucuları boyut, katman (layout), malzeme, fan tipi ve fan boyutları bakımından çeşitli farklılıklar arz ediyorlar. İş ısıyı mümkün olduğunca hızlı bir şekilde sıcak noktadan uzaklaştırmaya gelince pasif soğutucuların boyutu, katmanı ve malzemesi, kısaca her şeyi birbiriyle alakalı olduğundan en iyi biçimde tasarlanmalılar. ****lin ısı iletkenliği ne kadar iyi (bakırın ısıl iletkenliği, alüminyumdan neredeyse iki kat fazladır) ve yüzey alanı ne kadar geniş olursa işlemci o kadar hızlı soğutulur. İşte bu yüzden pasif soğutucuların üzerinde olabildiğince çok sayıda girinti-çıkıntı ve kanatçık bulunmaktadır: ****l çabucak ısınır, sonra ****l kanatçıklar arasında kalan havanın da ısısı gittikçe artar ve fan tarafından yaratılan bir hava akışı sayesinde sıcak hava ****l kanatçıklar arasından çabucak uzaklaştırılır. Bakır alüminyumdan daha ağır ve pahalı olduğundan, saf bakırdan oluşan pasif soğutucuların üretilmesi pek tercih edilmez.
İşlemciler genellikle kutulu bir soğutucu ve fanla beraber satılırlar. Günümüzün soğutucuları verimli ve sessizdir ve işlemcinize hızaşırtma uygulamamak şartıyla yeterlidirler. Yalnız böyle bir niyetiniz varsa başka firmaların soğutma çözümlerini kullanmanız gerekecektir.
İşlemci soğutucularının hizmet dışı kalmasının birkaç olası nedeni var ve bu olası nedenlerden en önemlisi kurulumlarının iyi yapılıp yapılmadığı. İkincisi ürünle beraber gelen ısıl macun (thermal compound) veya yastığı (pad) kullanmayı kesinlikle unutmayın. Macunu olabildiğince az miktarda sürün çünkü macunu kullanmaktaki en büyük amaç işlemci ve soğutucu yüzeyleri arasındaki hava boşluklarını doldurmak. Eğer macun yanlardan taşarsa, taşan kısımları hemen temizleyin. Pasif soğutucuyu takarken çok dikkatli olun. Soğutucunun alt yüzeyi, işlemcinin ****l plakasına bire bir temas etmelidir. Eğer kaliteli bir işlemci soğutucusu satın almışsanız, büyük ihtimalle verimli bir katmana sahiptir ve çoğu bilgisayar sistemini soğutmak için yeterlidirler. Bunun yanında, işlemci ağır yük altında çalışırken fana duyulan ihtiyaç hat safhaya ulaşır, yoksa aşırı ısınma olayı gerçekleşir. İşte bizim araştırdığımız mesele de zaten bu: Fan mekanik bir cihazdır ve bu yüzden sınırlı bir kullanım ömrü vardır. Şayet fan ölürse, pasif soğutucu işlemci tarafından üretilen ısıyı tek başına dışarı veremeye yetmeyebilir.
Sistem Bileşenleri
AMD Platform: Asus Crosshair
Asus’un Crosshair anakartı tam da taş fırın oyunculara göre tasarlanmış. Nvidia nForce 590 SLI yonga setini temel alan ürün giriş seviyeli Sempron’dan, üstün Athlon 64 X2′lere kadar tüm Soket AM2 işlemcileriyle çalışabiliyor. Sadece ufak bir BIOS güncellemesiyle yeni nesil dört çekirdekli Phenom X4 ve çift çekirdekli Phenom X2 işlemcileriyle de beraber çalışabilecek.
Kart Nvidia’nın SLI teknolojisini desteklemek üzere iki x16 PCI Express, üç 32-bit PCI, DDR2-800 belleklerle beraber çalışabilen dört bellek yuvası ile NCQ, RAID ve ESATA destekleyen altı adet SATA/300 bağlantısı sunuyor. Ayrıca 8 kanallı HD ses kodlayıcı (codec), sayısal (digital) çıkışlar, gürültülü sinyal filtresi ve hoparlör/mikrofon prizi hissetme gibi fazladan özelliklerle beraber çift Gigabit yerel ağ ve Firewire çıkışları ile bir dünya dolusu donatı bu anakartı tamamlıyor. Üstelik geniş hızaşırtma özellikleri de cabası. Büyük ısı borusu (heat pipe) sayesinde yonga seti bileşenleri ve gerilim düzelticileri her zaman yeterli olarak soğutuluyor. Üstelik Asus donatı seti içinde kuzey köprüsünü etkin biçimde soğutmaya yarayan küçük bir fanı da unutmamış. Bağlantı panelinin ortasındaki LCD panel ise anakartın çalışma anındaki durumunu göstermeye yarıyor.
Giriş Seviyesi: Athlon X2 BE-2350
Athlon X2 BE-2350, 100 Dolar’ın altında bir fiyat etiketine sahip olmasının yanında ısıl tasarım sınırı (TDP) sadece 45 W. Her ne kadar Intel de verimli işlemciler üretiyor olsa da Core 2 Duo ve Pentium Dual Core serisinin ısıl tasarım sınırı tam 65 W. Teoride düşük güçlü AMD işlemcilerin fansız soğutmada belirgin avantajları olmalı
Athlon X2 BE-2350 2.1 GHz hızında çalışıyor ve iki adet 512 kB L2 önbelleği bulunuyor. İşlemci kaçak akım oranını en aza indirgeyen 65 nm DSL SOI üretim sürecinden geçmiş. Bu işlemci Soket AM2 üzerine takılıyor ve 1 GHz hızında haberleşiyor. Şunu da not etmemizde fayda var: Tüm Athlon 64 X2 işlemcilerin ısıl sınırları 68 W veya üstüyken, sadece Athlon X2 BE serisi işlemciler 45 W.
Intel İşlemciler
Giriş Seviyesi: Pentium Dual Core E2160
Pentium Dual Core E2160 lab bilgisayarlarımızda uzun süredir hizmette bulunduğundan eski bir dostumuz sayılır. Geçenlerde bu işlemciyi 1.8 GHz’den 3.2 GHz’e çıkartmıştık ve sonuçlar Core 2 Duo işlemcileri ile aldıklarımıza oldukça benziyordu – fakat bu işlemcinin fiyatı şaşırtıcı derecede düşük. Ayrıca E2160′ı 500 Dolarlık Oyun Bilgisayarı adlı yazımızda da önerdik.
Deney Sonuçları
Tüm işlemciler CPU fanı kapatıldığında acayip bir şekilde ısındılar ve kuzey köprüsünün sıcaklığı da neredeyse 70 dereceye varıyordu – işlemcinin sıcaklığını da artık siz hesap edin. Deneylerimizi anakartı deney masamızın üstüne koyarak gerçekleştirdik. Yani hava akışının bol olduğu bir kasa kullanmak yerine yine en kötü halleri canlandırmak istedik. Kullandığımız pasif soğutucular ise işlemcilerin kendi soğutucularıydı.
PCMark 05
Testi fansız bir şekilde başarıyla tamamlayan tek işlemci Pentium Dual Core E2160 oldu. AMD olsun, Intel olsun diğer tüm işlemciler deney başladıktan birkaç dakika sonra sistemi kapamak zorunda kaldılar. Bu sırada CPU’nun pasif soğutucusundan aldığımız sıcaklık 70 dereceyi aşıyordu.
Bütün işlemcileri yoğun bir çalışmaya maruz bırakan işlemci karşılaştırma deneyimizi tamamlayabilen tek işlemcimiz Pentium Dual Core E210 bile fanlı halinden çok daha düşük bir puan elde etti (4658 yerine 3375). Açıkçası Thermal Monitör aşırı ısınmaya karşı işlemciyi kapatıp açarak görevini başarıyla yerine getiriyor. Core 2 Duo E6850 ise muhtemelen yüksek çekirdek hızı (1.8 GHz ve FSB800′e karşı, 3.0 GHz ve FSB1333) ve neredeyse dört kat fazla boyuttaki L2 önbelleği (1 MB yerine 4 MB) sebebiyle testin sonunu göremedi.
