طرق تبريد المعالجات

تبريد المعالجات

أي قطعة إلكترونية في أي جهاز ومنها المعالج تحتاج لأن تعمل ضمن مدى معين من درجات الحرارة التي افترض الصانع أنها ستعمل فيه وإذا زادت درجة الحرارة عن هذا الحد فإنها :

• تقصر من عمر المعالج
• تبطئ أدائه
• تتسبب بأخطاء في الحسابات
• تتسبب بتوقف الحاسب عن العمل بشكل متكرر (التعليق)
• قد يعيد الحاسب تشغيل نفسه بدون سبب
• قد تحدث أشياء غريبة مثل أخطاء في القرص الصلب
• في أحيان نادرة تؤدي لعطب المعالج كلياً .

أشياء مثل هذه قد لا تخطر في بال مهندس الصيانة خاصة في بلاد حارة ومع وجود التقدم التكنولوجي الكبير في بلادنا العربية !!!

إن هذه الحرارة ناتجة عن مرور التيار الكهربائي في الترانزسترات ، وكلما كانت فولتية المعالج ومعماريته أقل كلما كانت الحرارة الناتجة أقل لذا فإن المعالجات المختلفة تنتج كميات مختلفة من الحرارة فالمعالج بنتيوم الثالث مثلاً ينتج كمية من الحرارة أكبر من بنتيوم ، و تقاس كمية الحرارة الناتجة من المعالج بـ"الواط" .

بدأت مشكلة التبريد منذ المعالج 486 وجميع المعالجات اللاحقة تتطلب طريقة للتبريد ، أما المعالجات 386 وما قبله فلم يكن يلزمه التبريد لأن عدد الترانزسترات لم تكن كبيرة مم يجعل درجة حرارته معتدلة .

طرق تبريد المعالجات

المبدد الحراري(*) :

هو عبارة عن شريحة من المعدن تلتصق بسطح المعالج (مربعة الشكل أو مستطيلة عادة إلا أن بعضها شبه دائري ) يخرج منها بشكل عمودي عدد كبير من العواميد المعدنية (*) ، وفائدة هذا المبدد الحراري هو أن الحرارة الناتجة من المعالج تنتشر في القضبان العمودية ذات المساحة السطحية الكبيرة فتقوم بتبديد الحرارة وكلما كان المبدد الحراري أكبر كان أفضل ، ويصنع المبدد الحراري عادة من الألمونيوم لأنه موصل جيد للحرارة.

يجب على المبدد الحراري أن يكون ملتصقاً بسطح المعالج تماماً ، في بعض المعالجات لا يكون المبدد ملتصقاً به من المصنع بل يثبت فوق المعالج بمثبتات معدنية خاصة (معالجات بنتيوم هي أفضل مثال ) ، وفي هذه الحالة إذا قمت بتثبيت المبدد الحراري على المعالج مباشرة ستكون النتيجة وجود كمية (بسيطة جداً) من الهواء بين المعالج والمبدد الحراري فيجب دائماً وضع مادة بيضاء خاصة تسمى heat sink compound وتملأ هذه المادة الفراغ البسيط وتسمح للحرارة بأن تنتقل بكفاءة من المعالج ، يجب وضع كمية بسيطة جداً منها .

المبدد الحراري الجيد يجب أن يكون أكبر ما يمكن و ذو أكبر عدد من العواميد الصغيرة ( أو الإبر العمودية ) كما يجب أن يكون مدخل الهواء أبعد ما يمكن عن المخرج حتى لا يعود الهواء الساخن الخارج من المبدد للدخول مرة ثانية .

مروحة التبريد(*) :

وعملها هو دفع الهواء بين العواميد المعدنية للمبدد الحراري بحيث يمكن تبديد قدر أكبر من الحرارة ، وفي بعض الأحيان قد يستخدم المبدد الحراري بدون مروحة تبريد وهذا يقلل التكلفة ويجعل المعالج غير معرض للتلف بسبب توقف المروحة عن العمل (طبعاً في هذه الحالة يجب استعمال مبدد حراري كبير جداً ) ولكن لاحظ أن استخدام المروحة يجعل التبريد أفضل حتى 10 مرات من المبدد الحراري بدون مروحة .

يمكن قياس قوة المروحة باستخدام عدد الأقدام المربعة من الهواء التي تدفعها في الدقيقة الواحدة (CFM) .

مبرد بالتير (*):

وهو جهاز على شكل شريحة مربعة الشكل ( لا أعتقد أنه يتوفر في البلاد العربية ) توضع على سطح المعالج وتعمل بالكهرباء و تقوم بسحب الحرارة من سطح المعالج إلى السطح الآخر و يثبت المبدد الحراري من أعلى ، تقوم هذه الأجهزة بالتبريد بكفاءة تامة ولكنها غالية الثمن ولا تستعمل في العادة إلا من قبل الذين يشغلون معالجاتهم أعلى من تردد الساعة الذي يفترض بهم تشغيلها عنده لأن المعالج في هذه الحالة ينتج كميات كبيرة من الحرارة .

التبريد بالماء :

أما التبريد بالماء فهو من أكثر أشكال تبريد المعالجات إثارة ويستعمل الماء بطريقة مثل تلك المستعملة في السيارات (مثل الجهاز المعروض في الصورة ) فهو يعتمد على تمرير المياه داخل المبدد الحراري (له تركيب خاص) أو استبدال المبدد الحراري بعلبة صغيرة يمر فيها الماء .

جهاز لتبريد المعالج بالمياه ( يشبه الراديتور)

التبريد بواسطة "كومبريسور"

يوجد أيضاً كومبريسورات خاصة تشبه الموجودة في أجهزة التبريد ولكنها أصغر ( لا تتوفر في البلاد العربية نظراً لتطورها التقني ) تقوم بتبريد سطح المعالج وطبعاً يستهلك هذا النظام الكثير من الكهرباء وهو مكلف أيضاً .

التبريد بالنتروجين السائل

التبريد بالنيتروجين السائل ( درجة حرارته أكثر من 180 درجة تحت الصفر ) لا يستعمل إلا تحت ظروف خاصة في المختبرات ، فمثلاً باستخدام النيتروجين السائل أمكن للعلماء أن يجعلوا المعالج بنتيوم يعمل بتردد يفوق 500 ميجاهيرتز .

استعمال طرق التبريد

إن الطريقة المتبعة في تبريد المعالجات الحديثة هي باستعمال المبدد الحراري ومروحة التبريد معاً ، وفي الصورة على اليسار المعالج "أثلون" وفي خلفيته عواميد المبدد الحراري وفي منتصفها مروحة التبريد .

لا تفكر إلا بالتبريد بالمبدد الحراري والمروحة ، جميع الخيارات الأخرى تعتبر "فبركة" وليست ضرورية إلا لمن يرغب بتشغيل المعالج فوق سرعته الرسمية بفارق كبير.

 لماذا ترتفع درجة حرارة المعالج فوق المعدل المرغوب به ؟

إن حرارة المعالج أثناء العمل تعتمد على :

• كفاءة المبدد الحراري
• كفاءة مروحة التبريد
• كمية الحرارة التي ينتجها المعالج
• درجة حرارة علبة النظام ، حيث لا يمكن لأي مبدد حراري ومروحة أن يحفظ درجة حرارة المعالج إلى أقل من درجة حرارة علبة النظام ، هذا لأن الهواء الذي يدفع بين عواميد المبدد الحراري مأخوذ من علبة النظام نفسها .
• تصميم العلبة حيث أنه في علب النظام من نوع ATX (علب نظام بنتيوم الثاني وما بعده ) تساعد العلبة نفسها في تبريد المعالج بتركيبها حيث يقع المعالج تحت مزود الطاقة ليكون في مجرى الهواء وهذا يساعد كثيراً في تفادي مشكلة الحرارة ، حتى أن هناك من يقول أن علب النظام ATX يمكن أن تبرد المعالج بالهواء الخارج من مزود الطاقة .

إن أحد أسباب ارتفاع درجة حرارة المعالج هو وجود الأوساخ داخل المبدد الحراري مما يمنع الهواء من المرور فيه ويسمح بارتفاع درجة الحرارة ، حدث لي ذلك ذات مرة وبتنظيف المبدد الحراري انتهت المشكلة .، إن من المفيد تنظيف الحاسب من الداخل كل فترة .

بعض اللوحات الأم تزود بترمومترات لقياس درجة حرارة المعالج أو بأجهزة لمراقبة التيار الكهربائي الذاهب لمروحة تبريد المعالج وبذلك تتمكن من اكتشاف أي خطأ أو مشكلة قد تؤدي لزيادة درجة حرارة المعالج .

التبريد في الحاسبات المحموله

لدينا أيضاً الحاسبات المحمولة التي ليس فيها مراوح لأن هذه المراوح تستهلك الكثير من الطاقة التي هم في أشد الحاجة للاقتصاد في استخدامها في هذه النوعية من الحاسبات لأن مصدر الطاقة فيها هو البطاريات ، فلتخفيف استخدام البطاريات يلجأ المهندسون إلى تخفيض الفولتية التي يعمل عليها المعالج مما يساهم في تخفيض استهلاك الطاقة كثيراً ويقلل من مشاكل التبريد .

كما يستخدمون برامج خاصة لحفظ الطاقة عن طريق البيوس وذلك بإطفاء أجزاء كبيرة من عتاد الحاسب حينما لا يكون في حالة استعمال لفترة طويلة ، ويستعمل هذا النظام اليوم على كل الحاسبات الشخصية .