Ma forgalomban lévő processzorok – Processzorfoglalatok - A processzor hűtése

Ma forgalomban lévő processzorok – Processzorfoglalatok - A processzor hűtése

Processzorfoglalat

A processzorfoglalat egy csatlakozó a számítógép alaplapján, amibe a számítógép központi egysége, a processzor csatlakozik. Manapság legtöbb asztali, hordozható és szerver számítógép processzorai (főleg az Intel x86 architektúrán alapulók) cserélhetők, így valamilyen foglalatba illeszkednek.

A legtöbb foglalat PGA kialakítású, ahol a processzor alján lévő tűk a foglalaton lévő lyukakba illeszkednek. Hogy minimalizálják a tűk elgörbülésének vagy eltörésének veszélyét, legtöbb foglalat ZIF kialakítású, ami azt jelenti, hogy a processzor behelyezéséhez nem szükséges semennyi fizikai erőt kifejteni, a CPU könnyen megy a foglalatba ahol aztán egy kar lehajtásával tudjuk azt rögzíteni.

PGA:

A Pentium MMX egy PGA tokozású processzor

A PGA (pin grid array) egy tokozási típus amivel integrált áramköröket, és ezen belül mikroprocesszorokat rögzítenek. A PGA tokozás esetében az integrált áramkört egy kerámia tokba helyezik, melynek az egyik oldalát teljesen vagy részben, négyzet alakban apró tűk borítják. A tűk

egy foglalatba illeszkednek, ami általában egy alaplapra van rögzítve. Az egyes tűk közti távolság szinte mindig 2,54 mm (1/10 hüvelyk). Ez a fajta elrendezés kevesebb helyet foglal, mint például a chip két oldalán egymás utáni sorba rendezett DIP (Dual In-line Package) tokozás.

Változatai

A plastic pin grid array (PPGA), ahol a kerámia ház helyett műanyagot használtak, és a flip-chip pin grid array (FCPGA), ahol a szilíciumlapkát a jobb hőelvezetés érdekében fejjel lefelé helyezték a foglalatba, így a jobban melegedő alsó rész közelebb került a hőátvevő felülethez (hűtőbordához). Mindkettőt az Intel tervezte a Pentium processzorok számára és nagyon sok alaplapon használják ZIF foglalatokkal, hogy még jobban megvédjék a sérülékeny tűket.

A piacon az Intel volt az első, aki a PGA tokozás leváltására bevezette az LGA (Land Grid Array) tokozást, ahol a processzor alján tűk helyett kis érintkezőpadok vannak, a tűk pedig a foglalaton találhatóak.

ZIF

A ZIF foglalat elnevezés a Zero Insertion Force-t takarja, ami annyit jelent, hogy egy adott sok lábbal rendelkező elektronikai alkatrész foglalatba helyezéséhez nem szükséges erőt kifejteni, az alkatrész

rögzítését általában egy kis, végállásban rögzülő kar biztosítja.

ZIF rendszerűek a számítógépek processzorfoglalatai is.

Textool gyártmányú ZIF foglalat egy EPROM programozó panelján 

A '80-as években a PC korszak hajnalán, a processzorok (IBM XT, 286, 386) még tű lábaikkal a foglalatba betűzhető kivitelűek voltak, túlnyomórészt. A 486-os gépektől kezdve lett általánosan elfogadott a Centronics gyár találmánya ami a processzorok, EPROM-ok, EEPROM,-ok és más cserélhető, cserélendő alkatrész gyors cseréjét elősegítendő, hoztak létre.

A találmány lényege: egy kis kar segítségével a foglalat nyitott állapotba tehető, így az alkatrész ténylegesen „nulla erő” kifejtésével kiemelhető a foglalatból, az eltávolítása akadálymentes. Az alkatrész behelyezése után, a reteszelő karocskával az alkatrész lábai a foglalat belsejében található érintkezőkhöz szorulnak, így az érintkezés (kontakt) hiba kizárttá válik, és maga az alkatrész pedig lényegében csak roncsolással mozdítható el.

A ZIF foglalatrendszer lényegében az egyszerű és biztonságos alkatrészcserét és -karbantartást segíti elő.

A kilencvenes évek vége felé a processzorok többsége egyre inkább slotokba illeszkedett az addigi socketek helyett (A magyar szakzsargonnak nincs külön szava a slot és a socket megkülönböztetésére, mindkettőt egységesen foglalatnak fordítják.) A slot az alaplapon található kiegészítő csatlakozókhoz (mint a PCI) hasonlít leginkább. Ezek a processzorok egy slotba illeszkedő nyomtatott áramkörre voltak integrálva. Ennek két előnye volt: egyrészt a CPU másodlagos gyorsítótárát könnyebb volt bővíteni a nagy NYÁK-on, és a processzor behelyezése és eltávolítása is jóval egyszerűbb volt. Azonban a nagyobb fizikai méret hosszabb elérési idővel járt a CPU és a vezérlő lapkakészlet közt, ami előnytelen volt 500 MHz-es működési frekvencia felett. A slotokat az ezredfordulóra leváltották az AMD Socket A és az Intel Socket 370 foglalata.

A processzorok tokozása

A félvezetőüzemek gyártósorairól legördülő szilíciumlapkák relatíve kicsi és sérülékeny egységek, melyek születésük formájában gyakorlatilag még használhatatlanok. Első körben valamilyen szabványos érintkezésre van szükség, melyen keresztül kommunikáció alakítható ki az alaplappal és az azon található többi vezérlővel. Ezen felül az esetlegesen előforduló nagyobb hőenergia elvezetésének lehetőségéről is gondoskodni kell.

A fentiekhez illetve a lapka bizonyos szintű védelméhez nyújt elengedhetetlen szerepet a megfelelő tokozás. A különféle processzorok esetében ez valamilyen nyomtatott áramkört jelent, melyre felhelyezik a szilíciumlapkát. Jelenleg három formát ismerhetünk: PGA/LGA (foglalatos), BGA (alaplapra forrasztott), Slot (kártyás).

A leginkább elterjedt megoldások foglalatot használnak, melyek típusa PGA (Pin Grid Array) vagy LGA (Land Grid Array) lehet. Ezen megoldás előnye, hogy a processzorok könnyedén, akár házilag is cserélhetőek. A tokozások anyaga az ezredforduló környékéig sok esetben még kerámia volt, míg azóta már elsősorban a jóval olcsóbb műanyagot alkalmazzák. A nagyobb múltra visszatekintő PGA esetében az egyes érintkezők (tűk) a tokozás alján kapnak helyet, míg az LGA érintkezői magában a foglalatban találhatóak. Az utóbbi, magasabb gyártási költségekkel rendelkező megoldásra elsősorban 1000 érintkezőszám felett lehet szükség.

A törékeny szilíciumlapka védelméről, a megfelelő hővezetés megtartása végett fémkupak gondoskodik. Manapság ezt leginkább csak a mobil processzorok estében hagyják el, hisz az ilyen processzorokat alkalmazó gépeket gyárakban szerelik össze, ahol a megfelelően kidolgozott összeszerelési folyamat okán jóval kisebb az esély a lapka megsértésére.

A másik, napjainkban egyre elterjedtebb megoldás a BGA (Ball Grid Array) alkalmazása, mely a különféle PGA/LGA megoldásokkal szemben már nem alkalmaz foglalatot, hanem azt egyenesen az alaplapra forrasztják. Ez szinte teljesen ellehetetleníti, vagy legalábbis nagyon megnehezíti az adott processzor cseréjét. Az előnyök között szerepel az alacsonyabb gyártási költség, illetve a foglalat hiánya miatti alacsonyabb kivitel. Utóbbi például nagyon jól jött a vékony Ultrabookok esetében.

A manapság nem használt, de valószínűleg sokak számára még ismert lehet az úgynevezett kártyás (slotos) kivitel. Ezt a megoldást az Intel vezette be a Pentium II-vel, mely lépés legfőbb oka az akkor még a lapkán kívül elhelyezkedő CPU-L2 cache távolság csökkentése volt. Később a gyártástechnológia fejlődésével a gyorsítótár beköltözött a lapkába, így az ilyen fajta, költséges tokozás alkalmazása szükségtelenné vált.

Processzor hűtése

Processzorhűtőt választani korántsem olyan egyszerű feladat, mint azt gondolnánk. Rengeteg mindenre kell odafigyelni és nem mindegy az ár sem.

A processzorhűtő sokáig nem volt különösebben téma – a felhasználók 99,9 százaléka azt használta, amit a CPU-hoz kapott. Nem is volt ezzel gond, a központi magok nem termeltek túl sok hőt, illetve mindenki megszokta, hogy egy PC igenis hangos, amikor működik és „dolgozik”. Szerencsére ez ma már nincsen így, egy PC-nek a legnagyobb terhelés alatt is illik csendben maradnia, a túlmelegedés pedig fel sem merülhet. A processzorhűtők és úgy az egész PC-hűtés rengeteget fejlődött az elmúlt években, ráadásul a kínálat is óriási, így mindenki megtalálhatja a számára megfelelőt. Persze ehhez nem árt néhány dolgot szem előtt tartani, és sem akadály, ha nem feltétlenül az minél alacsonyabb ár az elsődleges tényező.

Méretek

A torony-kialakítású processzorhűtők óriásira nőttek, ez nem vitás, de ez egyáltalában nem rossz dolog. A hatalmas bordákra azért van szükség, mert így a CPU hősapkájával érintkező blokkról hőcsövekkel el tudják vezetni a meleget a vékony fémlamellákból álló bordához. Itt a hűtési felület már óriási, és ezeken a lamellákon fújja át a hideg levegőt a ventilátor. A ventilátorok is együtt nőttek a bordákkal, így egyre csendesebbek lettek. A nagy lapátok alacsony fordulatszám mellett is képesek kellő mennyiségű levegőt megmozgatni, ezért cserébe a zajszint is csökkenhet, ami igazán jó hír. A drágább hűtőknél már két ventilátort is használnak, így az egyik ráfújja a hideg, a másik leszívja a meleg levegőt. Ezek a modellek általában vastag, akár két szekcióra osztott bordával készülnek.

De nem csak örülni lehet a hatalmas méreteknek, vigyáznunk is kell. A CPU-hűtő választásánál a házunk méreteit is meg kell nézni, konkrétan azt, hogy maximálisan mennyire lehet magas a torony CPU-hűtőnk. Emellett a processzor körüli területet sem árt lemérni vásárlás előtt, illetve gond lehet még a túlzottan magas hűtőbordával szerelt memóriamodulokkal is. Szerencsére utóbbira általában a CPU-hűtők készítésénél is figyelnek és megemelik a bordák alját.

Az egyre népszerűbb mini házaknál még jobban figyelnünk kell a hűtő méreteire. A Low profile házaknál nem is jöhet szóba toronyhűtő, de ettől még nem kell lemondanunk a csendről. Több gyártó kínálatában is van ultra alacsony kivitelű, mégis 12 cm-es ventilátorral szerelt, hőcsövekkel megerősített hűtő. Ha a méretek alapján ez elfér alaplapunkon és házunkban, érdemes ilyen megoldást választani.

Foglalat-kompatibilitás

Alapvetően kétféle hűtő közül választhatunk, illetve van egy harmadik, univerzális opció is. Az AMD foglalatok kevés kivételtől eltekintve (AM1) azonos felfogatást igényelnek, és hasonló mondható el az Intel platformjairól is. A legtöbb hűtő-gyártó azonban már nem vesződik ezzel, és a középkategória felett multiplatformos felfogatást kínál, vagyis a dobozban meg fogjuk találni mindenféle foglalathoz a megfelelő keretet és rögzítést.

Ventilátor

A ventilátornál nem elég, ha nagy, arra is figyelni kell, hogy jól csapágyazott és csendes legyen. Persze ezek drágább modellek, de megéri a befektetést és így talán nem is kell majd 1-2 évente új ventilátort vásárolnunk. Emellett érdemes olyan megoldást választanunk, ahol a ventilátor gumibakokon ül, így a rezgést nem adja át a bordának. A PWM kialakításra is figyeljünk. Ezt onnan ismerjük fel, hogy a kábele négyeres, előnye pedig, hogy az alaplap precízen képes vezérelni a fordulatszámot.

Klasszikus formák

Noha a toronyhűtők a népszerűek, azért még találunk szép számmal hagyományos kialakítású

modellt is a piacon. Ezek többnyire olcsóbb példányok, de ettől függetlenül nem feltétlenül zajosak és rosszak. Már 3 ezer forint körül vannak olyan CPU-hűtők, amelyek csendesek és hatékonyak. A kompromisszum itt általában a TDP-ben keresendő: ezekkel a tuning ki van zárva és a nagyfogyasztású processzorokhoz sem biztos, hogy ez a megoldás ajánlott. A másik kompromisszum a multiplatformos rögzítés elhagyása – ezek az olcsó modellek csak meghatározott platformokhoz használhatók.

Vízhűtések

Feltörőben vannak a vízhűtések is, azon belül is a kompakt rendszerek, ahol nem kell vesződnünk a feltöltéssel, csőszereléssel stb. egyszerűen, egyben megkapjuk a teljes megoldást. Itt a CPU-blokkban van a keringető, amely egy vastag csövön juttatja el a meleg folyadékot egy bordába. Ez a borda 1, 2,

illetve 3 blokknyi méretű lehet, amelyen általában ugyanennyi 12-14 cm-es ventilátor dolgozik. A választásnál az ár nem is sokkoló, viszont arra oda kell figyelnünk, hogy a merev és meghatározott méretű csövek törés nélkül jussanak el a bordáig és vissza. Ezeknél a megoldásoknál általában már világítást is kapunk, sőt, akár a folyadék is színezhető, hogy még látványosabb gépünk lehessen.