La temperatura della CPU

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I nuovi processori: potenti e performanti

L’unità centrale di elaborazione (CPU), o processore centrale, è l’unità che esegue la maggior parte dell’elaborazione all’interno di un computer. Per controllare le istruzioni e il flusso di dati da e verso altre parti del computer, la CPU si basa pesantemente su un chipset, che è un gruppo di microchip situati sulla scheda madre.
La CPU è il cuore e il cervello di un computer. Riceve i dati inseriti, esegue le istruzioni ed elabora le informazioni.

Comunica con i dispositivi di ingresso/uscita (I/O), che inviano e ricevono dati da e verso la CPU. Inoltre, la CPU ha un bus interno per la comunicazione con la memoria cache interna, chiamato backside bus. Il bus principale per il trasferimento dei dati da e verso la CPU, la memoria, il chipset e la presa AGP è chiamato bus frontale.
Alcuni computer utilizzano due o più processori.

Questi sono costituiti da CPU fisiche separate situate una accanto all’altra sulla stessa scheda o su schede separate. Ogni CPU ha un’interfaccia indipendente, una cache separata e percorsi individuali verso il bus frontale del sistema. Processori multipli sono ideali per attività parallele intensive che richiedono il multitasking. Sono comuni anche le CPU multicore, in cui un singolo chip contiene CPU multiple.
I processori di oggi differiscono notevolmente dai loro predecessori e la tecnologia alla loro base migliora e si affina sempre più velocemente. Ma quali sono le caratteristiche che rendono le CPU di oggi così efficienti e performanti?

  • Core: considerati dei processori all’interno del processore stesso, le CPU di oggi contano solitamente fino a 32 core, contando sia quelli fisici che virtuali, creati via hyperthreading.
  • Frequenza: chiamata anche velocità di clock, si misura in GHz (gigahertz) ed indicano la velocità a cui operano i chip. Più è alto il valore, maggiore è la potenza della CPU. La frequenza può anche essere aumentata, al costo però di una generazione di calore extra. Da qui l’importanza del sistema di raffreddamento. CPU di fascia alta solitamente hanno una frequenza tra i 3 fino ai 5 GHz.
  • Cache: ha il compito di velocizzare l’accesso a dati e istruzioni, quindi la comunicazione CPU-RAM. La potenza della cache è indirettamente proporzionale alla sua velocità- Cache L1 sono molto veloci, mentre le L3 più lente, seppur con capacità maggiore.
  • Thread: si riferisce al numero di processi che un chip può gestire alla volta. I moderni processi presentano spesso più thread (multithreading), il che solitamente si traduce in prestazioni migliori. Le CPU di qualità presentano solitamente un numero di thread attorno ai 32.
  • Thermal Design Power (TDP): indica la quantità massima di calore che un chip genera, misurata in watt. Un TDP maggiore è solitamente considerata indice di maggiori prestazioni. CPU di qualità e performanti presentano in media un TDP di 65W.

Dissipatori: l’importanza di mantenere le temperature basse

Nel corso degli anni, le velocità dei processori sono aumentate a un ritmo impressionante.

Per generare nuove e migliori velocità, le CPU di oggi presentano più transistor, assorbono più potenza e hanno velocità di clock più elevate.

Questo porta tuttavia ad una maggiore produzione di calore all’interno del computer.

Se un processore non è dotato di un dissipatore di calore, la CPU può subire danni importanti e determinare perdita di dati, riduzione della durata di vita del computer, crash del sistema, blocchi, riavvii casuali e danni permanenti.
Per questo motivo, il mantenimento di un sistema di raffreddamento è fondamentale.

Le temperature devono essere mantenute tra 90 e 110 gradi Fahrenheit, o 32 e 43 gradi Celsius. Per motivi di sicurezza, la maggior parte delle schede madri sono programmate per spegnersi se la temperatura della CPU raggiunge gli 85 – 90 gradi Celsius.
Lo strumento principale per il controllo della temperatura è il dissipatore, un dispositivo metallico termo-conduttivo progettato per assorbire e disperdere il calore lontano da un oggetto ad alta temperatura come appunto una CPU.

Di solito i dissipatori sono dotati di ventole integrate per aiutare a mantenere sia la CPU che il dissipatore stesso ad una temperatura appropriata.
In particolare, per evitare il surriscaldamento, il dissipatore disperde il calore del processore, trasferendolo dalla CPU a se stesso. Questo avviene mediante l’uso di un composto chiamato pasta termica, distribuito sulla superficie.

Tuttavia, bisogna sottolineare che una quantità eccessiva di pasta termica potrebbe isolare la CPU, ottenendo l’effetto opposto.
Per quanto riguarda le ventole, queste sono utilizzate per raffreddare e spingere l’aria calda lontano dal computer, spostando quella fredda attraverso il dissipatore. Le ventole vicino alla CPU accelerano all’aumentare della temperatura, aiutando a raffreddare sia il processore che il dissipatore stesso.

Dissipatori a liquido per un raffreddamento professionale

Oltre ai tradizionali metodi di raffreddamento, quello che ultimamente ha riscosso maggiore successo è il dissipatore a liquido, un vero e proprio radiatore per il computer.
Qui un liquido refrigerante, contenuto in un serbatoio, attraversa le componenti del pc, assorbendone il calore, che verrà poi disperso dal radiatore.

A questo punto, il liquido sarà nuovamente pronto per ritornare in circolo.
Il raffreddamento a liquido è ad oggi il metodo migliore per raffreddare la CPU, poiché il liquido trasferisce il calore in modo molto più efficiente dell’aria. Inoltre, questo tipo di dissipatore rende più silenzioso il funzionamento del PC, in quanto le ventole non funzionano costantemente a un numero di giri elevato.
Volendo stilare i principali benefici del raffreddamento a liquido, possiamo includere:

  • Efficienza maggiore: come abbiamo detto, il trasferimento di calore nei liquidi è maggiore rispetto all’aria, grazie alla sua elevata conducibilità termica e determinando una maggiore efficienza di raffreddamento.
  • Migliora il potenziale dell’overclocking: l’overclocking permette di moltiplicare la frequenza della CPU, processo che tuttavia genera molto calore aggiuntivo. Grazie all’efficienza maggiore del raffreddamento a liquido, è possibile sfruttare l’overclocking senza preoccuparsi delle temperature.
  • Minor rumore: data l’ottima capacità di raffreddamento, le ventole funzioneranno ad un numero di giri inferiore, diminuendo significativamente il rumore prodotto.
  • Temperature costanti nel tempo: mentre il raffreddamento ad aria si attiva in risposta ad un aumento della temperatura, i dissipatori a liquido tendono a controllarla costantemente nel tempo.
  • Minor spazio: un sistema tradizionale ad aria si basa su una serie di ventole che raffreddano varie componenti all’interno del case del PC. Specialmente nel caso di PC assemblati e ad alta potenza, solitamente vengono impiegate più ventole, rendendo il case ingombrante. Al contrario, un dissipatore a liquido ha bisogno di minor spazio, essendo molto compatto.
  • Raffreddamento specifico: un altro vantaggio del raffreddamento a liquido è la sua capacità di raffreddare componenti specifiche più facilmente di una ventola. È infatti possibile personalizzare l’installazione, scegliendo gli elementi che tendono a surriscaldarsi maggiormente. Le opzioni solitamente includono i dischi rigidi, la CPU, la GPU e gli alimentatori.

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