TEC LINE INFORMÁTICA

TEC LINE INFORMÁTICA

PROF= . WILSON DAMIÃO

A tempe= ratura sobre o processador

T= odos os usuários que cuidam pessoalmente do hardware de seus computadores conhecem as técnicas para manter a temperatura do processador dentro= de limites seguros. Isso envolve o uso correto de coolers= e garantir a melhor ventilação para o interior do gabinete, e= em alguns casos, apelar para o ar condicionado. Em casos extremos, soluções mais complexas como o water cooler são utilizadas.

N= osso artigo pretende demonstrar numericamente a relação as diversas variáveis, como:

· = Temperatura

· = Resistência térmica do cooler

· = Potência elétrica

· = Taxa de utilização do processador

C= onhecer matematicamente como essas grandezas estão relacionadas poderá ajudar você a manter a temperatura do seu processador dentro de limites seguros.

As providências a serem tomadas para reduzir a temperatura do processador são:

1) Reduzir a temperatura do ambiente
2) Melhorar a ventilação interna do gabinete
3) Tornar mais eficiente a operação do c= ooler do processador

Q= uanto mais elevada é a temperatura ambiente, ou seja, externa ao computado= r, mais elevada será a temperatura do processador. A temperatura ambien= te pode ser reduzida, por exemplo, com o uso de ar condicionado. Caso isto não seja possível, devemos utilizar os outros dois processos = para reduzir a temperatura: melhorar a ventilação interna do gabin= ete e tornar mais eficiente o cooler do processador, conseguindo assim os mesmos graus Celsius a menos que seriam obtidos graças ao ar condicionado.

A refrigeração interna do gabinete é outro fator importa= nte. De um modo geral, a temperatura do interior do gabinete do computador &eacu= te; maior que a temperatura do ambiente, devido ao calor gerado pelos component= es, pelo disco rígido, pelo drive de CD-ROM,= pela placa de vídeo 3D e pelo próprio p= rocessador. Quanto pior é a ventilação interna, maior é esta diferença. Um gabinete com ventilação deficitár= ia pode ter a temperatura interna de 40^oC ao operar em um ambiente = de 30^oC, portanto estaria 10^oC mais quente que o ambient= e. Este mesmo gabinete, com a ventilação melhorada, poderia ficar com a temperatura interna de 35^oC ao ser colocado no mesmo ambie= nte de 30^oC, portanto estaria apenas 5^oC mais quente.

A terceira providência para reduzir a temperatura do processador &eacut= e; melhorar a eficiência do seu cooler. Um <= span class=3DSpellE>cooler de maior tamanho é capaz de dissipar o = calor do processador (ou seja, retirar o calor do processador e transferi-lo para= o ar do interior do gabinete) de forma mais rápida.

Melhora= ndo a ventilação do gabinete

A= s fontes de alimentação puxam o ar do interior para o exterior do gabinete. Este método de ventilação tende a resfriar os componentes por igual, de uma forma mais “democrática”, = ou seja, todos os componentes serão resfriados de forma equilibrada. &n= bsp;

Figura 1

Ar é jogado para fora do gabinete

A= figura 1 mostra o fluxo de ar em um gabinete no qual o ar é jogado para for= a, pela parte traseira. O ar frio entra pela parte frontal do computador, e também pela lateral (estamos no caso de um gabinete horizontal) ou p= ela parte de baixo (no caso de um gabinete vertical). Note que o fluxo de ar pa= ssa pela placa de CPU, em diagonal. Este método de ventilação é adequado tanto para processadores localizados na parte frontal da placa mãe (modelos antigos, padrão AT), quanto para os processadores localizados mais próximos da fonte (modelos novos, padrão ATX). É o método mais utilizado. Além de refrigerar bem o processador, que está no caminho do fluxo de ar, te= nde a resfriar de forma equilibrada todos os demais componentes do interior do gabinete.

P= ara que este método de ventilação funcione bem é preciso que a entrada principal de ar seja a localizada na parte frontal do gabinet= e. Fendas abertas desnecessariamente devem ser tampadas. Por exemplo, as fendas onde são encaixadas as placas de expansão, na parte traseira = do gabinete. Quando um slot está livre, dev= emos deixar tampada a fenda correspondente.

A matemática do cooler

O último recurso, e normalmente o mais importante, para manter a temperatura do processador dentro de limites seguros é melhorar a eficiência do cooler. A figura 2 mostra u= m cooler acoplado ao processador e as duas temperaturas envolvidas:

t_p: temperatura do processador=

t_g: temperatura do interior do gabinete

Figura 2

Cooler acoplado ao processador.

E= ntre as faces superior e inferior do cooler existe uma diferença de temperatura igual a:

D =3D t_p - t_g

P= or exemplo, se o interior do gabinete está a uma temperatura de 45°C e o processador a 60°C, temos

D =3D t_p - t_=
g=3D 60°C – 45°C =3D 15°C

C= onsiderando a temperatura do interior do gabinete como constante, valores elevados de <= /span>D indicam que a temperatura do processador é mais elevada. Intuitivamente percebemos que quanto mai= or é a potência elétrica P gerada pelo processador, maior será a temperatura do processador, ou melhor, maior será o va= lor de = D. Na verdade P e <= span style=3D'font-family:Symbol;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Sym= bol'>D são proporcionais. <= span class=3DGramE>Se dobramos o valor de P, também dobrará= o valor de D. A relação entre P e D é o que chamamos de resistência térmica do cooler:

q =3D = D / P

C= omo P é medido em watts (W) e D é medido em <= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:10.0pt;font-family:Symbol;mso-ascii-font-fa= mily: Verdana;mso-hansi-font-family:Verdana;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol'>°C, a unidade de resistência térmica &eacu= te; °C/W. Um cooler de maior ta= manho possui uma resistência térmica menor. Coo= lers modernos têm resistência térmica entre 0,3°C/W e 0,5°C/W.

Figura 3

Coolers de maior tamanho possuem menor resistência térmica.

Coolers de maior tamanho possuem menor resistência térmica, ou seja, oferecem menos resistência à passagem do fluxo de calor. &Eacu= te; interessante que este fluxo de calor seja rapidamente transferido para fora= do processador e do cooler, chegando ao ar, que po= r sua vez é ventilado para longe do processador. A rápida transferência do calor gerado pelo processador para longe evitar&aacu= te; o acúmulo deste calor, ou seja, evitará o aumento da sua temp= eratura. Portanto, se quisermos reduzir a temperatura do processador, temos que usar= um cooler com baixa resistência térmica.

T= odos os processadores têm uma temperatura limite, definida pelo fabricante. T= odos têm também um sensor térmico interno que ativa o sinal PROCHOT ao detectar que o limite foi ultrapassado. A partir daí, o <= span class=3DSpellE>clock normal passa a sofrer inúmeras pausas, reduzindo a carga total de trabalho, e em conseqüência, a geração de calor. O processador tende a resfriar até u= ma temperatura segura. Durante esse período os programas sofrem uma redução na velocidade e podem até travar, mas o processadro é protegido.

Figura 4

O processador reduz automaticamente o seu ciclo de trabalho quando “perceber” que atingiu a temperatura limite.

Cá= ;lculo da temperatura do processador

P= ara calcular a temperatura máxima em que um processador irá trabalhar, use a fórmula:

t_p<= /b> =3D P.q + tg

Onde:

t_p=3D Temperatura do process= ador

P =3D Potência dissipada pelo processador

q =3D Resistência térmica do cooler

t_g =3D Temperatura do interi= or do gabinete

&= nbsp;

C= onsidere um processador com as seguintes características:

P= otência dissipada (P) =3D 60 W

T= emperatura externa máxima do processador: 70°C

D= igamos que estamos usando um cooler com resistên= cia térmica de 0,4°C/W. Digamos ainda que a temperatura do interior do gabinete seja de 40°C. Temos então:

t_p =3D 60 x 0,4 + 40 =3D 64°C

O= bserve que nessas condições, a temperatura do processador (64= °C) está abaixo, mas não muito, da máxima permitida pelo fabricante (70°C). Normalmente um processador dissipa potências elevadas quando tem alta carga de trabalho, e dissipa valores bem menores quando está executa= ndo tarefas leves.

D= igamos que nas mesmas condições esse processador esteja dissipando 20 watts, executando uma tarefa leve. Teríamos então:

t_p =3D 20 x 0,4 + 40 =3D 56°C

N= ote que os processos térmicos são relativamente lentos. Normalmente um processador demora alguns segundos para sofrer um brusco aumento de temperatura. O sistema de resfriamento do processador e do gabinete normalm= ente precisa de alguns minutos para uma redução de temperatura, qu= ando o processador reduz a sua carga de trabalho.

P= or outro lado, considere agora o uso de um cooler de men= or tamanho, com resistência térmica de 1°C/W. Ou então um cooler de tamanho grande, porém com pasta térmica ressecada, ou então com sua ventoinha defeituosa. Teremos então:

t_p =3D 60 x 1 + 40 =3D 100°C

U= ma temperatura como essa certamente iria “fritar o processador”. N= os modelos atuais, existem curcuitos internos que reduzem automaticamente a velocidade do processador quando a temperatura está muito elevada.

C= onsidere agora um outro processador com as seguintes características: =

P= otência dissipada (P) =3D 50 W
Temperatura externa máxima do processador: 70°C

D= igamos ainda que a temperatura do interior do gabinete seja de 40°C, e que vamos usar um cooler com resistência térmica 0,5°C/W. A temperatura externa deste processador será então:

t_p =3D P.q + tg

t_p =3D 50 x 0,5 + 40 =3D 65°C

E= ste valor é seguro, está abaixo dos 70°C permitidos no nosso exemplo. Entretanto temos que tomar muito cuidado. Esta= mos supondo que a temperatura no interior do gabinete é de 40°C, a mesma do exemplo anterior. Note que quanto mais potência dissipa um processador, maior será a tendência = de aumento na temperatura do interior do gabinete. O cool= er consegue manter o processador em uma temperatura segura, mas se a ventilação interna do gabinete não for eficiente, a te= mperatura interna aumentará de 40°C para 41°C, 42°C e assim por diante, at&eac= ute; chegar a um ponto em que a temperatura do processador ficará comprometida. Se a temperatura do interior do gabinete chegar a 45°C, termos:

t_p =3D 50 x 0,5 + 45 =3D 70°C

N= este ponto é atingida a temperatura máxima permitida para o processador. Se a ventilação do gabinete não for eficiente, a temperatura do seu interior continuará aumentando, e a temperatura máxima permitida para o processador será ultrapassada. Cada 1°C a mais na temperatura inte= rna do gabinete corresponderá a 1°C a mais na temperatura do processador.

P= ortanto, quanto mais potência dissipa um processador, melhor deve ser a ventilação do gabinete. Em PCs com processadores que dissipam mais potência devemos usar de preferência, um segundo ventilador, instalado na parte frontal intern= a do gabinete, contribuindo para melhorar o fluxo de ar e a ventilação. Processadores modernos dissipam entre 60 e 130 wa= tts, dependendo do modelo. Você pode obter uma tabela completa dos modelos= da Intel e da AMD, incluindo características técnicas de dissipação de potência elétrica, em:

Intel:	http://processorfinder.intel.com
AMD:	w= ww.amdcompare.com

Influ&e= circ;ncia da temperatura do ambiente

A temperatura do ambiente também tem influência sobre a temperat= ura final do processador. Como vimos nos cálculos, a= temperatura do processador depende da temperatura do interior do gabinete: =

t_p =3D P.q + tg

A= temperatura t_g do gabinete, por sua vez, depende= da temperatura do ambiente t_amb (ou sej= a, a temperatura externa ao computador) e do aquecimento do interior do gabinete= (a_g). Este aquecimento deve ser o menor possível, em geral varia entre 5°C e 10°C. É indesejáv= el que este aquecimento seja elevado, pois qualquer aumento é automaticamen= te refletido na temperatura do processador. Este aquecimento depende da eficiência do sistema de ventilação e da quantidade de calor gerada por todos os circuitos internos do computador. A temperatura interna do gabinete está relacionada com a temperatura do ambiente da seguinte forma:

t_g =3D t<= sub>amb + a_g

O= u seja, a temperatura do gabinete é igual à temperatura do ambiente somada com o aquecimento do gabinete. Para simplificar, se o ambiente estiv= er a 30°C e o aquecimento interno fo= r 10°C, a temperatura interna do gabie= nte será 40°C.

T= rocando t_g por t_amb + a_gna fórmula da temperatura do processador, temos:

t_p =3D t<= sub>amb + a_g+ P.q

P= ortanto, para encontrar a temperatura do processador, tomamos a temperatura do ambie= nte (externa ao micro), somamos com o aquecimento do gabinete, e finalmente som= amos com o produto P.q (potência x resistência tér= mica do cooler). Cada 1°C a mais na temperatura do ambiente resultará em 1°C a mais na temperatura do processador. Cada 1°C a mais no aquecimento interno do gabinete também resultará no aumento correspondente de 1°C na temperatura do processa= dor. Sendo assim, para reduzir a temperatura do processador, podemos tomar três providências:

a) Reduzir a temperatura do ambiente
b) Reduzir o aquecimento do gabinete
c) Reduzir a resistência térmica do coole= r

Como red= uzir a temperatura do ambiente

O método mais comum é utilizar o computador em um ambiente com = ar refrigerado. Aliás, muitos dizem que “computador precisa de ar refrigerado”. Não necessariamente. Existem outras formas de reduzir a temperatura dos chips, e usar ar condicionado, reduzindo a temperatura ambiente, é apenas uma delas. Evite utilizar o computado= r em locais muito quentes. Fuja dos locais onde há incidência de ra= ios solares. Não instale o computador em locais onde o ar quente à sua volta pode ficar represado, como em estantes ou em cantos.

Como red= uzir o aquecimento do gabinete

O= rganize os cabos flat no interior do gabinete para que não atrapalhem o flux= o de ar. Tampe as fendas desnecessárias do gabinete, fazendo com que a ma= ior parte do ar entre pela sua parte frontal. Use um segundo na parte traseira = do gabinete, puxando o ar quente para fora (exaustor). Se você tem mais = de um disco rígido, instale também um ventilador na parte fronta= l do gabinete, puxando o ar frio para dentro.

Figura 5

Fonte de alimentação com ventiladores adicionais.

Como red= uzir a resistência térmica do cooler

P= ara isso é preciso utilizar um cooler de maior ta= manho. Quanto maior é o tamanho, menor é a sua resistência térmica. Devemos também, conforme recomendam os fabricantes de processadores, aplicar pasta térmica entr= e o cooler e o processador.

P= eriodicamente (ex: de 6 em 6 meses), desmonte o cooler e reti= re a sua ventoinha. Limpe a poeira da ventoinha, lave a parte metálica do= cooler, deixe de molho em água com detergente, depois use um jato de água para remover o detergente. Isso é necessário para retirar a poeira que fica no interior do cooler. Faça um polimento da base do cooler usando um polidor de metais e aplique pasta térmica nova.

O efeit= o da pasta térmica

C= omo vimos na sessão anterior, o uso de um cooler de maior tamanho é recomendável em qualquer caso, mas ele soz= inho não resolve todo o problema de aquecimento. Existe um outro inimigo = do processador, que é a má condução térmica entre a sua chapa metálica superior e o cooler<= /span>. Na discussão anterior estávamos supondo uma transferênc= ia de calor perfeita entre o processador e o cooler, o que na prática não ocorre. De um ponto de vista microscópico, o contato físico entre o processador e o cooler não é perfeito. As superfí= ;cies de ambos não são perfeitamente lisas, e minúsculas lac= unas de ar são formadas nesta junção. O calor atravessaria = com mais facilidade um contato perfeito entre dois metais, mas terá maior dificuldade (ou seja, existe uma resistência térmica) para atravessar as microscópicas lacunas de ar. Tipicamente esta junção tem uma resistência térmica em torno de 0= ,5^oC/W. Este valor é somado à resistência térmica do cooler. Digamos que tenhamos dois coolers, um pequeno em um grande, com resistências térmicas de 1= °C/W e 0,5°C/W, respectivamente. Teríamos então, sem pasta:

Cooler pequeno: &n= bsp; q =3D 1°C/W + 0,5°C/W =3D 1,5°C/W

Cooler grande: <= /span> q =3D 0,5°C/W + 0,5°C/W =3D 1°C/W

A= pesar do cooler grande continuar= levando vantagem, ambos farão o processador operar com temperaturas mais elevadas. Considerando como 40^oC a temperatura interna do gabine= te e 30 watts a potência dissipada pelo processador, as temperaturas do processador em ambos os casos seriam de:

Cooler pequeno: t_p =3D 40°C + 30W x 1,5°C/W =3D 85°C

Cooler grande: &nb= sp; = t_p =3D&nb= sp; 40°C + 30W x 1°C/W =3D 70°C

V= emos desta forma o processador pode ficar muito quente. Em um processador que dissipa 60 Watts, cada 0,1°C/W a mais na resistên= cia térmica resultará em um aumento de 6°C na temperatura final do processador. Por isso é importantíssi= mo, principalmente no caso de processadores mais quentes, reduzir a resistência térmica entre o processador e o cooler. Esta redução é conseguida com a ajuda da pasta térmica.

A= pasta térmica tem com boa condutividade térmica (ou seja, pequena resistividade térmica), e é aplicada entre o processador e o = cooler, preenchendo a maior parte das as microscópicas lacunas de ar. Sem pasta térmica, a junção entre o processador e o cooler tem resistência térmica em torno de 0,5°C/W. Com a pasta térmica, esta resistência é de cerca de 0,2°C/W. Parece uma vantagem peq= uena, mas com o processador dissipando 60 watts, esta menor resistência térmica provocará uma redução de 18°C na temperatura do processador.

Aplican= do a pasta térmica

A= pasta térmica pode ser encontrada com facilidade em lojas de material eletrônico, e até em algumas lojas especializadas em material = de informática, especificamente hardware. Um pote de 15 gramas, como o= da figura 6, é suficiente para aplicação em algumas dezen= as de processadores.

Figura 6

Pote de pasta térmica.

P= ara processadores que têm o núcleo exposto, como Athlon, Athlon XP, Duron, <= span class=3DSpellE>Sempron (Socket A), Penti= um III e Celeron (FC-PGA), basta aplicar uma pequena quantidade como mostra a figura 7.

Figura 7: Aplicando pasta térmica em um Athlon XP.=

P= ara processadores que tem chapa matálica sup= erior (Pentium 4, Celeron = moderno, Athlon 64, etc), ap= licamos a pasta sobre toda a extensão da sua face metálica, mas sem deixar “esparramar). Vale lembrar que quando o c= ooler já é acompanhados de um material térmico, não precisamos, e nem devemos, fazer aplicação de pasta. <= /p>

Figura 8

Aplicando pasta térmica em processadores com chapa metálica. <= /p>

N= ão exagere na quantidade de pasta, por ser for aplicada uma quantidade muito grande, poderá prejudicar a condução térmica, ao invés de melhorar. Lembre-se que o objetivo da pasta é preenc= her as microscópicas lacunas de ar que ficam entre o processador e o cooler, portanto uma pequena quantidade é suficiente.

/= ////////// FIM ///////////////////