Chiphell - 分享与交流用户体验

 找回密码
 加入我们
搜索
      
查看: 24131|回复: 82

笔记本cpu散热考--理论与实践

[复制链接]
发表于 2013-4-1 09:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 林之乎 于 2013-7-18 17:58 编辑

    近日手痒,觅得一EliteBook 8570w继续折腾之路。猛然想起坛子里某帖说起8570w散热很有问题,CPU满载直逼100℃去,原帖点这里
    遂动手测之,却发现大相径庭,3720的U这温度水平相当不错了。又花了点时间去找那哥们的配置图和拷机图却无迹可寻。

stabilitytest.png

     一番寻思之后,有了本文,纸上谈兵,限于个人水准,如有谬误,原谅则个。实物图来自于本坛与网络,不再一一致谢。
    大凡笔记本,无不是靠热管将CPU所发之热导出,与风扇吸入的冷空气在大面积的鳞片处换热。一般热管的材质是铜,当然中间有可以流动的换热介质,不然也不能叫热管了。为何是铜呢:纯铜的热导率是380 w·m-1·℃-1,而铝的是230,mbp一系一体成型的铝外壳是有助浴散热的;铁是70,不锈钢就剩17了。还有更好的银是427,至于为什么没有厂家用银做热管嘛,嘿嘿。
    如果把热管的情形近似成一维平壁,我自己画了下面这张示意图。我们在软件入aida64中看到的传感器温度是T1,热量经由热管导出,与空气流接触之处温度是为T2,由于空气的热容很小,很容易就被加热到接近T2的温度t2。[鬼脸]
坐标轴.jpg

在傅里叶大神以及牛顿大神的指导下:
积分.jpg

   式中λ 就是刚才所说的热导率; A是垂直于X轴的平壁面积,可以理解为热管的粗细;b呢就是热管的长度,Q就是与之对应的导热速率。刚才提到,热最终都是由强制对流的冷空气带出,那么,完整的热平衡方程就是:

最终.jpg

   下面就来分而描述各参数对CPU整体散热情况的定性影响。首先是λ,热导率。早期的thinkpad上毫不吝啬的全铜,连鳞片也不例外,现在的笔记本上能看到这种扎实用料的,估计只有蓝天了。

TP_副本.jpg 全铜.jpg
    其次是b,热管长度。第一要点是热管要短,热阻与长度成正比。然后要尽量避免热管的弯折,一个弯折会带来额外的热阻,抵消热导率带来的优势。正常情况下控制在一个弯折以内,仗着热管多霸道走位是不大科学滴...
8770w.jpg
弯折.jpg

    然后是A,热管的横截面积。在允许的设计范畴之内,自然是越大越好。除了粗细以外,还体现在热管数目上。一般机型,35w的i5上单热管是正常的,而到了45w的四核i7,就非得双热管才能镇得住了。

单热管.jpg 双热管.jpg
    接着是qm,冷流体的质量流量。这个比较好理解,由CPU风扇的能力所决定,。当然如果有东西堵住风口那就另当别论了。在原配风扇不堪负荷的情况下,额外风量是可以考虑的,比如有名的徐氏父子抽风机,胜过所有的笔记本散热垫。至于噪音问题…请自行斟酌。

徐氏父子.jpg

    最后是t1,冷流体入口温度。其实就是室温,请以夏天一半日子在35℃以上福州作为测试场所来挑选笔记本。尤其是怪兽游戏本们,这样才不会带来必须给笔记本单配空调的窘境。至于怎么根据冬天的满载温度推知盛夏的温度,由于满载的热负荷一定,空气的物性在室温范围内变化不大,在不极端的条件下,直接把室温差加上去也差不离。

   最后要说的是,传热系统,往往是存在一个阻力最大的控制步骤,也就是俗称的短板。有的是热源,比如给k29乱上xm的同学;有的是热管数目,换了高功率cpu后忘记换散热(我干过这种事儿);有的是风扇灰太多导致冷流量跟不上;当然更多是厂商的设计功力不足所致。搞清楚短板才好对症下药或者…换电脑吧

(上篇完)
---------------------------------------------------分割线--------------------------------------------------------
    上篇从理论方面粗浅的探讨了笔记本CPU散热的各要素的影响,犹有隔靴搔痒之嫌。
    当你费劲千辛万苦,觅得心中的良机,散热系统的优劣已经由厂家的厚道或者脑残程度所决定,那么还有什么是我们可以做的呢?
    外围的折腾只能是治标不治本,散热这事还是得从源头抓起。既然热源是CPU,那么根据自己的需求为笔记本选择一颗合适的芯实乃重中之重。
    纸上谈来终觉浅, 绝知此事要躬行.于是借自己瞎折腾的机会,为大家献上此篇,且听分解.    测试机器是本人的8770wDreamcolor屏幕,考虑到个人需求,配置适中,待机温度也很喜人。

系统配置.jpg 8770待机.jpg

      其中这颗CPU是时常与K29一并出场的i7-3632qm,35wTDP的四核八线程IVB处理器,原始频率2.2GHz,最高加速频率3.2GHz,三级缓存6MB。

cpu-z.jpg

那么这颗芯在8770w上的表现如何呢:

8770-3632.png

56℃!!!好吧,有人说单拷CPU不算啥,那么加上浮点运算、缓存跟内存吧:

8770-3632多拷.png

62℃,好不容易破了六十。什么,你说GPU也要加上:

8770-3632gpu.png

终于突破65℃大关了,还不满意的话,那只能来个双拷了,跃跃欲试的Furmark登场:

8770-3632极限.jpg

    对不起,让大家失望了,看来70℃始终还是难以逾越啊,显卡倒是差点上了。i7-3632qm在8770w上的散热表现堪称惊艳,当然显卡也不赖。
    既然是实战,一颗CPU当然不够看,当年给这台8770w上过i7-3610qm,2.3-3.3GHz,L3缓存同样是6m,与3632相差无几,但是TDP是45w,那么这多出来的10w能够带来什么区别呢,请看本人从老帖里扒来的图。

8770-3610.jpg

大概在66℃左右,再多打几个√试试:

8770w-3610gpu.jpg

    我们可以初步得出结论,对于8770w这个机型而言,这多出来的10w热功耗,大概带来了5℃的满载温度差(此处减去了福州与北京大概5℃的室温差)。
    有人要问了,要是再多10w呢?那就请55w的xm登场吧,可惜小生囊中羞涩无力购置(有钱的捧个钱场啊),只好搬了xm壕刘兄的图了,三月份北京室内测试。他的机器是8760w,散热设计与8770w如出一辙,dreamcolor2屏幕,CPU上SNB的顶级i7-2960xm,55wTDP,2.7-3.7 GHz ,8M L3缓存,单CPU满载80℃:

8760-2960xm.jpg

排除GPU了的多拷,仍然是80℃左右,看来XM的风头甚劲啊:

8760-2960多拷.jpg

    再次请出Furmark,图看的不是很清楚,引述刘兄原帖《当I7-2960XM遇上8760w》的描述“当CPU温度到87度时显卡80度时 风扇全速运转CPU温度降至80度显卡降至75度,然后风扇转速慢下来”
8760-2960xm极限.jpg

    可见,这又多出来的10w热功耗与2m的缓存(当然还有制程的影响),给机器带来了8℃左右的满载温度差。另外值得一提的是,我们可以在图中清楚观察到刘兄所描述的风扇全速运转所对应的那段降温曲线,而在本人拷机图的满载温度是稳定的,意即,之前8770w的风扇并未达到满载,温度表现已然如此惊人,其实现在机器上最大的噪音源已经变成硬盘了……
    这台苦命的8770w还上过i7-3820qm,可惜没有留下拷机图,脑补入下面这张表吧,空缺的表示没有实测数据。

    温度表格.jpg

    一言以蔽之,在CPU性能相对过剩的今天,只有权衡自己的应用场合与实际需求,才能在性能散热噪音价格等各方面得到更好的综合收益。

End

顺便附上以往的帖子,敬请参阅指正:

HP 旗舰移动工作站 EliteBook 8770w 首发
十亿色的梦幻----HP DreamColor 初探
Alienware M17X vs Macmini 改造谈
HP EliteBook 11寸旗舰 2170P 品鉴
Apple Time Capsule: 开箱实测
笔记本CPU散热考--理论与实践
Lacie Porsche Design 换芯
Dell 骁勇小将 M4600 开箱
DateTale&iFixit:装卸之间
EA6700--思科民用绝唱
iMac全系列改装指南

点评

受教了。。。。。  发表于 2013-4-1 11:36

评分

参与人数 5邪恶指数 +330 收起 理由
蓝巧克力 + 100
hzmkenshin + 20 赞一个!
heng8866 + 100
tenshow + 100
双农戏猪 + 10

查看全部评分

 楼主| 发表于 2013-4-1 10:37 | 显示全部楼层
sunnyelement 发表于 2013-4-1 10:36

终于有人理我了,其中两张图还是从你那里扒过来的
发表于 2013-4-1 10:46 | 显示全部楼层
本帖最后由 sunnyelement 于 2013-4-1 10:51 编辑
林之乎 发表于 2013-4-1 10:37
终于有人理我了,其中两张图还是从你那里扒过来的


       没啥,我也是从别人那儿考的图。   终于有人从工程热学方面解释了散热的原理,很好!  
       据说抽风机用久了,也会对本子不好。 大概外面的风流量与内部的风流量不匹配,导致内部风扇效率降低。 想起了蓝天P570 的CPU风扇:一大一小, 小的进风口被挡住,只用大的,官方说是实验测试的结果要求这样。

-------------------------------------------------------------------------------------------
       说句题外话,汽车铝合金发动机比铸铁发动机轻,但铝散热更快。现有的发动机技术,75%左右的热能被散失掉,没有被充分利用。如果被充分利用,汽车将更加节能环保。
发表于 2013-4-1 11:38 | 显示全部楼层
真心力挺这种从原理探讨问题的思路,有理有利有节,赞一个!
 楼主| 发表于 2013-4-1 11:47 | 显示全部楼层
数码精灵 发表于 2013-4-1 11:38
真心力挺这种从原理探讨问题的思路,有理有利有节,赞一个!

有理有利有节不是吵架时候的路数么...
发表于 2013-4-1 12:25 | 显示全部楼层
8570到手了?发开箱图看看啊
 楼主| 发表于 2013-4-1 12:28 | 显示全部楼层
tuna 发表于 2013-4-1 12:25
8570到手了?发开箱图看看啊

大工程估计要等清明节了
发表于 2013-4-1 12:44 | 显示全部楼层
林之乎 发表于 2013-4-1 12:28
大工程估计要等清明节了

又有点倾向P150EM了
发表于 2013-4-1 12:57 | 显示全部楼层
高数挂科的路过~
 楼主| 发表于 2013-4-1 14:33 | 显示全部楼层
tuna 发表于 2013-4-1 12:44
又有点倾向P150EM了

这....你这是选主力机的节奏啊
 楼主| 发表于 2013-4-1 14:34 | 显示全部楼层
zipvo 发表于 2013-4-1 12:57
高数挂科的路过~

学高数的日子不堪回首啊,树上挂着很多人
发表于 2013-4-1 15:00 | 显示全部楼层
林之乎 发表于 2013-4-1 11:47
有理有利有节不是吵架时候的路数么...

呃..褒贬看所用之处
 楼主| 发表于 2013-4-1 15:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 林之乎 于 2013-4-2 12:38 编辑
数码精灵 发表于 2013-4-1 15:00
呃..褒贬看所用之处

借楼发个签名图测试。。。 DSC01049-200.jpg


发表于 2013-4-1 15:52 | 显示全部楼层
LZ给跪了。。。物理学的太好了
发表于 2013-4-1 16:00 | 显示全部楼层
林之乎 发表于 2013-4-1 14:33
这....你这是选主力机的节奏啊

我也觉得这节奏不太科学
发表于 2013-4-1 16:02 | 显示全部楼层
tuna 发表于 2013-4-1 16:00
我也觉得这节奏不太科学

我想来想去


我还是建议你放弃购买150EM




K29


U310


都是可取的选项


实在觉得上面两个丢份的话

来个X230也靠谱

150EM机体3.1KG    充电器0.86


不适合作为备机

发表于 2013-4-1 16:06 | 显示全部楼层
弗洛伦蒂诺 发表于 2013-4-1 16:02
我想来想去

主席实在人,SONY的S15靠谱不
发表于 2013-4-1 16:10 | 显示全部楼层
tuna 发表于 2013-4-1 16:06
主席实在人,SONY的S15靠谱不

这不还是一个德性么?

s15并不轻便   大小也太大

而且S15的屏幕不见得比150好......


还是觉得在13.3里面选一个


其实不要把1333 768看成洪水猛兽


在不大于14寸的屏幕上 用1333 768其实还是比较舒适的  

毕竟 windows的字体渲染方式是软肋  不可能跟mac那样 在非最佳分辨率下  依然能保证字体清晰锐利


所以太小的高分屏看起来肯定吃力

正如华硕太极  我点一个x的关闭窗口的虚拟按键   点了3次点不中(触摸屏)   太尼玛小了啊
 楼主| 发表于 2013-4-1 16:26 | 显示全部楼层
tuna 发表于 2013-4-1 16:00
我也觉得这节奏不太科学

想换个口味玩玩儿EliteBook么,14寸8470p分辨率900p,算上ssd也不会超标,或者玩tp上t430之类的,都差不多
发表于 2013-4-1 16:29 | 显示全部楼层
本帖最后由 弗洛伦蒂诺 于 2013-4-1 16:31 编辑
林之乎 发表于 2013-4-1 16:26
想换个口味玩玩儿EliteBook么,14寸8470p分辨率900p,算上ssd也不会超标,或者玩tp上t430之类的,都差不 ...

我更提议来一个13.3寸的rMBP

MAC强在字体渲染  


而小本随身  看文字的时间几乎占了70%  所以

花几千块换个看文字体验好点的精良小本   很划算



 楼主| 发表于 2013-4-1 16:30 | 显示全部楼层
弗洛伦蒂诺 发表于 2013-4-1 16:29
我更提议来一个13.3寸的rMBP

我曾经建议过港行101,被否定了
发表于 2013-4-1 16:32 | 显示全部楼层
林之乎 发表于 2013-4-1 16:30
我曾经建议过港行101,被否定了

MAC是高U+核显的配置作为随身上网本最合理


只看文字的话 就不会不断放大苹果散热不行的软肋
 楼主| 发表于 2013-4-1 16:35 | 显示全部楼层
弗洛伦蒂诺 发表于 2013-4-1 16:32
MAC是高U+核显的配置作为随身上网本最合理

终于回到本帖的主题散热了么....
发表于 2013-4-1 16:36 | 显示全部楼层
弗洛伦蒂诺 发表于 2013-4-1 16:29
我更提议来一个13.3寸的rMBP

MAC强在字体渲染  

因为已经有一台rmbp了LP在用
发表于 2013-4-1 16:37 | 显示全部楼层
林之乎 发表于 2013-4-1 16:35
终于回到本帖的主题散热了么....

[嘴馋]  我不会一味的否定苹果的本子

我也无数次肯定它做得好的地方

但是如果对笔记本有较高的高负载下稳定性要求  较高的性能要求的时候  苹果就不是好选择了
发表于 2013-4-1 20:12 | 显示全部楼层
弗洛伦蒂诺 发表于 2013-4-1 16:37
我不会一味的否定苹果的本子

我也无数次肯定它做得好的地方

刚刚推荐苹果的真是你 我还以为我眼花了~_~
发表于 2013-4-1 20:16 | 显示全部楼层
林之乎 发表于 2013-4-1 16:26
想换个口味玩玩儿EliteBook么,14寸8470p分辨率900p,算上ssd也不会超标,或者玩tp上t430之类的,都差不 ...

8470是不是也只有一个硬盘位
 楼主| 发表于 2013-4-1 20:18 | 显示全部楼层
tuna 发表于 2013-4-1 20:16
8470是不是也只有一个硬盘位

不还有个光驱位么...
发表于 2013-4-1 20:22 | 显示全部楼层
林之乎 发表于 2013-4-1 20:18
不还有个光驱位么...

哦,对,有外形完美兼容的托架?
喜欢黑色机器多一些
发表于 2013-4-1 20:32 | 显示全部楼层
tenshow 发表于 2013-4-1 20:12
刚刚推荐苹果的真是你 我还以为我眼花了~_~

具体问题具体分析嘛


如果你要用rMBP来跑高负载 撸游戏

那肯定体验不佳



但是仅仅单纯拿来上网看文字

那么高分屏+MAC的良好字体渲染+远高于同配置windows笔记本的续航   完全可以成为多付几千块的理由


如果是出版排版这些MAC专项的话 那更是非MAC不可了   windows下字体放大之后发虚的问题打印出来  那可是灾难性的



您需要登录后才可以回帖 登录 | 加入我们

本版积分规则

小黑屋|手机版|Archiver|Chiphell ( 沪ICP备12027953号-5 )沪公网备310112100042806 上海市互联网违法与不良信息举报中心

GMT+8, 2021-4-23 01:06 , Processed in 0.017616 second(s), 21 queries , Gzip On, Redis On.

Powered by Discuz! X3.2

© 2007-2021 Chiphell.com All rights reserved.

快速回复 返回顶部 返回列表