Контарев А.С. Разработка аппаратно-программного комплекса мониторинга Разработка аппаратно-программного комплекса мониторинга тепловых режимов микропроцессорных. - презентация

1 Контарев А.С. Разработка аппаратно-программного комплекса мониторинга Разработка аппаратно-программного комплекса мониторинга тепловых режимов микропроцессорных систем ЦЕЛЬ : Мониторинг тепловых режимов микропроцессорных систем, а также жёсткого диска РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ : Исследование различных температурных режимов в зависимости от выполняемых ЭВМ задач: - чтение/запись на диск - работа с офисными программами

2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Со времени появления первых микропроцессоров прошло уже более 30 лет. Микроэлектронная технология успела далеко шагнуть за этот период, и если раньше компью- тер был уделом только избранных, то теперь он стал неотъемлемой частью жизни каждого из нас. Но вместе с переходом компьютеров из категории роскоши в разряд, так сказать, средств передвижения, неминуемо образовалась масса серьезных проблем. Ни для кого не секрет, что высокопроизводительные процессоры сильно нагреваются при работе, иными словами рассеивают большую тепловую мощность. И без дополнительных средств охлаждения быстродействующее «кремниевое сердце» современного компьютера обойтись уже не может. Проблема обеспечения оптимальной рабочей температуры процессора в последние годы начинает проявлять себя в полный рост, становясь самым настоящим крае- угольным камнем на пути к созданию надежной, эргономичной и высокопроизводительной компьютерной системы. Общепризнанным и наиболее распространенным средством охлажде- ния процессора являются на сегодня так называемые кулеры. Поэтому в данной работе речь пойдёт о кулерном охлаждении и его свойствах Поэтому в данной работе речь пойдёт о кулерном охлаждении и его свойствах.

3 СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ На данный момент существует три типа охлаждения микропроцессорных систем: система водяного охлаждения, кулерное охлаждение (или теплообменные аппараты принудительного воздушного охлаждения) и охлаждение элементом Пельтье. Система водяного охлаждения не полечила широкого распространения в силу своей дороговизны и ненадёжности конструкции, а также сложности в установке (хотя и здесь есть свои плюсы – например, бесшумность). Кулерное охлаждение напротив очень распространено благодаря следующим особенностям: 1) низкая стоимость; 2) лёгкость в установке; 3) не сильно уступает водяным системам. В общем случае они являются сочетанием металлической оребренной пластины (радиатора) и воздушного насоса (вентилятора), и служат для поддержания рабочей температуры процессора в пределах допустимых нормативов, обеспечивая его правильное и надежное функционирование.

4 Математическое обеспечение Rt = (Tc Ta)/Ph, где Rt - термическое сопротивление радиатора, Tc - температура поверхности процессорного кристалла, Ta - температура окружающей среды, Ph -тепловая мощность, рассеиваемая процессором. Q = 1,76*P/(T i - T o ), где (1) P - полная тепловая мощность компьютерной системы, T i - температура внутри системного корпуса, Т o - температура «на входе» корпуса (температура в помещении), Q - производительность (расход) корпусной системы охлаждения. P = K*Q n, где (2) K - системная константа, Q - производительность вентилятора, n - турбулентный фактор (1

5 Конструкторское проектирование (надёжность HDD после первого года эксплуатации) МОДЕЛЬ: Weibull По данным гарантийного обслуживания (только по OEM) "Плоская" модель Год экспл. Суммарн ая продолж. вкл. (час) Интен- сивн. отк. за год Сумма рн. интенс ив. отказ Интен- сивн. тказ. за год Сумма рн. интенс ивн. отказ. Интен- сивн. отказ. за год Сумма рн. интенс ивн. отказ ,20% ,55%1,75%0,78%1,98%0,55%1,75% ,43%2,18%0,39%2,37%0,55%2,30% ,37%2,55% 0,55%2,86% ,33%2,88% 0,55%3,41% ,30%3,18% 0,55%3,96% ,28%3,46% 0,55%4,51% ,26%3,72% 0,55%5,06% ,24%3,96% 0,55%5,62% ,23%4,19% 0,55%6,17% Температ ура, °С Коэффиц иент учащения отказов Температ ур. коэффиц иент снижения времени наработк и на отказ Скоррект и- рованное время наработк и на отказ 251,00001, ,05070, ,27630, ,54250, ,85520, ,22080, ,64650, ,14010, ,71030, ,36640, ,11860, ,97790, ,95620,

6 Технологическое проектирование Технические характеристики. Напряжение питания: 9 В. Ток потребления: 1,5 мА. Диапазон измеряемых температур: -25…+150 0С. Точность: +/- 0,1 0С. Размеры печатной платы: 69х62 мм.

7 Схемотехника устройства Схема термометра построена на основе аналогово- цифрового преобразователя ICL7106, который преобразовывает аналоговый сигнал, снимаемый с датчика Q1, в цифровой. Непосредственно к выводам микросхемы подключен жидкокристаллический дисплей. Элементы R7 и С5 являются внешними элементами встроенного тактового генератора, работающего с частотой 48 кГц. Построечными резисторами Р1 и Р2 устанавливаются нижний и верхний пределы измерений. В качестве датчика используется транзистор ВС338, у которого соединены вместе коллектор и база, т.е. транзистор включен как диод. Применение транзистора, а не диода обусловлено тем, что у транзистора более линейная характеристика в широком диапазоне температур.

8 Испытания и контроль (оценка качественных параметров) Любая система охлаждения обладает семью основными оценочными характеристиками (параметрами): 1) Тепловая эффективность (реально учитывается «обратный» параметр термическое сопротивление) 2) Уровень шума 3) Технико-эксплуатационное качество активных компонентов (вентиляторов, центробежных насосов в системах жидкокостного охлаждения и т.п.) учитываются технические параметры этих устройств, их функциональность и надежность 4) Технико-эксплуатационное качество крепежной системы учитываются удобство инсталляции, технологичность крепежа, его надежность и соответствие нормативным требованиям 5) Технико-эксплуатационное качество пассивных компонентов (радиаторов, теплообменников, трубопроводов и т.п.) учитываются технические параметры, технологическое совершенство, надежность 6) Cтепень «профессиональной» пригодности учитывается тепловая эффективность соотносительно конкретных групп процессоров, для которых предназначена система охлаждения 7) Ценовая привлекательность (ценовая эффективность) учитывается стоимость системы охлаждения и «приземленность» этого параметра к современным экономическим реалиям. Температура процессорного ядра Intel Pentium GHz, ambient temperatute 35°C Внутрикорпусное тестирование AMD Athlon XP , Cooler Master ATC101 case, ° C

9 Выводы В данной работе было проведено исследование различных температурных режимов в зависимости от выполняемых ЭВМ задач, а также произведён мониторинг тепловых режимов микропроцессорных систем и жёсткого диска.