Технология бесшумного видео

Евгений Рудометов

Rudometov@rudometov.com

Применяя фирменные технологии, предусматривающие использование нескольких радиаторов и тепловых трубок, компания Gigabyte выпустила очередную  бесшумную  видеокарту Gigabyte GV-RX16T256V-RH

Современные настольные компьютеры требуют видеоподсистем соответствующей производительности, снабженные адекватными средствами охлаждения, являющимися источниками акустического шума. Однако благодаря применению современных технологий возможны варианты охлаждающих систем и без вентиляторов. В качестве примера одного из таких решений можно привести видеокарту Gigabyte GV-RX16T256V-RH, созданную на основе видеочипа (GPU – графического процессора) ATIRADEON X1600 XT.

Комплект и основные параметры Gigabyte GV-RX16T256V-RH

Рис. 1. Видеокарта  Gigabyte GV-RX16T256V-RH

В состав комплекта входят: упаковочная коробка; видеокарта GigabyteGV-RX16T256V-RH, созданная на основе видеочипа ATIRADEON X1600 XT, кабель и переходник DVI-to-d-Sub; документация на английском языке; CD-ROM с программным обеспечением.

Основные параметры видеокарты GigabyteGV-RX16T256V-RH приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры видеокарты Gigabyte GV-RX16T256V-RH

Элементы и подсистемы	Параметры
Графический процессор	ATI RADEON X1600 XT
Интерфейс подключения	PCI Express x16
Объем видеопамяти, Мбайт	256
Тип видеопамяти	GDDRII 16Mx32
Ширина шина видеопамяти, бит	128
Видео	DirectX 9.0 и OpenGL 2.0, V / S-Vidio and HDTV output
Разъемы	DVI-I, TV-Out, VGA Monitor (15 pin)

 

Особенности конструкции Gigabyte GV-RX16T256V-RH

Распространенные средства охлаждения высокопроизводительных видеочипов, состоящие из радиатора и вентилятора, порождают значительный акустический шум. Данный шум является негативным фактором. С ним пытаются бороться разработчики всех компьютерных компонентов, вынужденных использовать традиционные кулеры.

Однако имеются и альтернативные варианты, не предусматривающие использования вентиляторов. Например, поддержание необходимого для корректной работы GPU температурного режима можно достичь с помощью нескольких компактных радиаторов, соединенных специальными теплопроводящими трубками. Такие трубки получили наименование тепловых (Heat Pipe).

Данные средства являются сравнительно новыми изделиями. Впервые идея применения тепловых труб в качестве устройств с высокой теплопроводностью была предложена еще в 1942 году. Однако только в последние годы они стали интенсивно использоваться в кулерах полупроводниковых микросхем. И как оказалось, по эффективности тепловые трубки существенно, во много раз, превышают возможности сплошных медных стержней равного с ними диаметра.

Принцип работы тепловых трубок основан на теплофизике фазовых переходов жидкостей, заключенных в полые трубки, исполняющих роль транспортных средств передачи тепловой энергии.

Рис. 2. Принцип работы тепловой трубки

Специально подобранная жидкость под действием тепла, образующегося, например, от работы графических или центральных процессоров переходит в газообразное состояние (Рис. 2). При этом за счет фазового перехода поглощается очень большое количество тепла, например, теплота парообразования для воды составляет 539 калорий на каждый грамм.

В парообразном состоянии жидкость достигает холодного конца тепловой трубки, соединенной с радиатором, рассеивающим тепло. За счет охлаждения жидкость в тепловой трубке конденсируется, отдавая тепло трубке, а от нее и радиатору. На этом этапе теплота парообразования возвращается обратно через радиатор в окружающую воздушную среду.

Следует отметить, что внутренняя поверхность полой металлической трубки, исполняющей роль тепловой, покрыта специальным капиллярно-пористым веществом. Сконденсировавшаяся жидкость за счет сил поверхностного натяжения через данный пористый материал попадает опять в горячую область.

На этом этапе цикл заканчивается, чтобы повторяться снова и снова. Это и обеспечивает работу теплового насоса, роль которого выполняет описанная тепловая трубка, передающая тепловую энергию от защищаемого полупроводникового элемента к радиатору.

Остается отметить, что такая трубка способна передавать тепловую энергию в больших количествах и с высокой скоростью. Необходимо только правильно подобрать жидкость или смесь жидкостей, чтобы парообразование происходило в требуемом диапазоне температур с учетом давления в замкнутом пространстве трубки. Обычно температурный диапазон, который требуется для корректной работы полупроводниковых элементов и устанавливается для тепловых трубок, составляет от 20 до 100 °С.

Для охлаждения процессоров, как GPU, так и CPU, в качестве рабочей жидкости может использоваться вода (диапазон рабочих температур от 30 до 200 °С) или ацетон (диапазон рабочих температур от 0 до 120 °С). В качестве материала тепловой трубки, как правило, используют медь, но может применяться и алюминий, и даже сталь. Что же касается капиллярно-пористого материала, применяемого в тепловых трубках, то он должен быть достаточно мелкопористым для улучшения капиллярного эффекта. Однако конструкторам приходится учитывать, что слишком мелкопористая структура может препятствовать проникновению жидкости. Остается отметить, что выбор данного материала зависит и от жидкости, и от рабочих температур, и от общей длины тепловой трубки.

Использование тепловых трубок позволяет создавать конструкции из нескольких соединенных вместе радиаторов. Такая конструкция распределяется оптимально по поверхности видеокарты с целью эффективного рассеивания тепла с учетом существующих воздушных потоков.

Именно такая конструкция была положена в основу системы охлаждения GPU ATIRADEON X1600 XT видеокарты GigabyteGV-RX16T256V-RH. Сам же метод охлаждения с помощью данной конструкции, состоящей из нескольких радиаторов и тепловых трубок, была названа специалистами Gigabyte технологией Silent-Pipe II. Указанная конструкция системы охлаждения GPU использует два контура тепловых трубок. Один из них отводит тепло от радиатора GPU к расположенному на противоположной стороне видеокарты  радиатору охлаждения. Второй контур отводит тепло от радиатора GPU к третьему радиатору, расположенному у портов.

Тепловые трубки видеокарты приведен на Рис. 3.

Рис. 3. Тепловые трубки видеокарты Gigabyte GV-RX16T256V-RH

Получившаяся видеоподсистема является полностью бесшумной, что повышает ее привлекательность среди потенциальных пользователей.

Указанная конструкция охлаждения GPU хорошо функционирует в открытом системном блоке. Однако ее эффективность существенно повышается в случае использования потоков воздуха, образуемых за счет существующих корпусных вентиляторов. В случае наличия таких вентиляторов засасываемый холодный воздух охлаждает радиаторы видеокарты, проходя сначала через пластины радиатора, расположенного у портов, и далее — через пластины радиатора на GPU. Небольшая часть потока охлаждает также радиатор видеокарты, расположенный на ее обратной стороне. Тепловые же трубки осуществляют тепловую связь между данными радиаторами, обеспечивая выравнивание температур.

Еще один поток воздуха создается благодаря вращению крыльчатки вентилятора центрального процессора, расположенного в непосредственной близости от видеокарты. Этот поток вместе с основными потоками, порождаемыми корпусными вентиляторами, еще больше охлаждает радиатор видеокарты, расположенный на ее обратной стороне, а благодаря тепловой трубке и радиатор на фронтальной стороне и через него — непосредственно и чип GPU.

Следует отметить, что эффективность Silent-Pipe II, в правильно спроектированном и снабженном корпусными вентиляторами системном блоке довольно высока. Об этом свидетельствует опытная эксплуатация описываемой видеокарты. Что же касается производительности указанной видеокарты, то она была оценена в процессе интенсивного тестирования.

Производительность

О производительности видеокарты Gigabyte GV-RX16T256V-RH свидетельствуют численные данные, приведенные в Таблице 3 – Таблице 4  и на Рис. 4 – Рис. 5.

Таблица 3. Результаты выполнения теста 3DMark05 для разных видеокарт

Видеокарта	Результаты
Nvidia GeForce 5900	989
Ati Radeon X600	2278
Gigabyte GV-RX16T256V-RH	5372

Рис. 4. Результаты выполнения теста 3DMark05

Таблица 4. Результаты выполнения теста PCMark04 Graphics для разных видеокарт

Видеокарта	Результаты
Ati Radeon X600	3545
Nvidia GeForce 5900	4225
Gigabyte GV-RX16T256V-RH	5605

Рис. 5. Результаты выполнения теста PCMark04 Graphics

Приведенные данные не нуждаются в комментариях и свидетельствуют о высокой производительности видеокарты GigabyteGV-RX16T256V-RH.

В заключение можно рекомендовать данную карту широкому кругу пользователей, стремящихся к бесшумным, сравнительно высокопроизводительным системам.

Видеокарта GigabyteGV-RX16T256V-RHбыла предоставлена московским офисом компании Gigabyte