السلام عليكم و رحمة الله و بركاته
كثيرا ما نقرأ عن ارتفاع حرارة المعالج و أنه ضار بالحاسوب
أو أن الأمر حدث معك و ينصحك الخبراء بالحصول على جهاز تبريد
اليوم في هذا الموضوع سنحاول فهم الميكانيزمة التي ترتفع بها حرارة المعالج و لماذا ينصح بالمبرد
أولا يجب أن نتعرف على المكون الأساسي للمعالج : الترنزستر
المعالج يتكون من قطع الكترونية صغيرة تسمى بالترنزستر Transistor
و يوجد من هذه القطعة من بليون الى 10 بليون واحدة في معالج واحد
طوله 10nm (نانو متر)
عمل هذه القطعة هو أنك تمرر لها شدة كهربائية صغيرة و هي تقوم بمضاعفتها
الى أن تصل الى نقطة معينة تسمى بنقطة الاستقرار
حيث تخرج الشدة من الجهة الأخرى بقيمة أكبر مما دخلت به
كلما كانت الشدة الداخلة صغيرة كلما استقر بسرعة و كلما كانت أكبر أخذ وقت أطول
هذا التيار المار هو عبارة عن عمليات حسابية يطلبها النظام من المعالج
يعني عندما تكون تشغل برنامج كبير (عمليات و أوامر كثيرة) مدة أطول في المعالجة
كل هذا يحدث في درجة حرارة منخفضة
اللآن في الفيزياء كل التحويلات الطاقوية ترافقها تحويلات لطاقة ضائعة و في هذه الحالة هي الحرارة
يعني أنه خلال قيام الترنزستر بعمله يقوم بنشر الحرارة
و الترنزستر هوالقطعة الالكترونية الأكثر حساسية للحرارة
فبتغيير بسيط تتغير طريقة عملها و لا تبقى تعطي شدة تيار كبيرة
تخيل معي أن لدينا عملية حسابية a+b و كل واحد فيه 1bit هذا يعني 1bit+1bit
هذه العملية البسيطة تحتاج الى 20 ترنزستر
هذا يعني قدر كبير من الحرارة و حتى الترنزسترات الأخرى تتأثر بالحرارة بحكم قربها
يحدثو انخفاض كبير في كفائة الترنزسترات
مما ينتج عنه عدم استجابة المعالج و توقفه المفاجئ
هذا بالنسبة للأجهزة القديمة أما المعالجات الحديثة أصبحت تعتمد نظام الأنوية
الأنوية هي مجموعة من الطبقات في المعالج و تعتبر كل نواة (Core) معالج في حد داتها
كل نواة في عدد كبير من الترنزسترات يتم استخدام كل نواة في مدة زمنية معينة
ما ان تنتهي تنتقل الى النواة الأخرى
و تعمل الأنوية بالتناوب
يعني كلما كان عدد الأنوية كبير كلما كانت الحرارة أقل و سرعة المعالج أكبر
و لكن في بعض الحالات يبقى نظام الأنوية عاجز عن تعويض فرق الحرارة
لهذا يجب الحصول على جهاز تبريد (الأفضل هو المائي)
و لكن أثمنة هذه المبردات هي كبيرة و لكن لن تواجه مشاكل الحرارة مجددا
بعض الأحيان الثمن يصل الى ثمن المعالج نفسه (النوع القديم بالطبع) ما سبب ذلك
نعود الى ما قلناه حول الترنزسترات
فحتى و لو كان لديك معالج قوي به 5 بليون transistor دون جهاز تبريد
فلن تحصل على الأداء المراد
بخلاف اذا كان لديك معالج بـ 1 بليون transistor مع جهاز تبريد جيد
تحصل على أداء جيد لأن كل الـtransistors تعمل بقوتها الكاملة
و تقوم برفع التيار في سرعة جيدة
ما نفهمه من هذا أن المبرد لا يقل أهمية عن المعالج نفسه
لهذا يكون الثمن مرتفعا
+++++
ملاحظة : معالج Intel 18-core Xeon Haswell-E5 يحتوي على 5.56 بليون ترنزستر
المعالج صدر سنة 2014
معالج Oracle SPARC M7 يحوي أكثرمن 10 بليون ترنزستر
تم الاعلان عنه في 2014 و لم يصدر بعد
أتمنى أن نكون قد وفقنا في تبسيط الامور
لتسهيل الفهم و قد استفدتم من هذا الدرس
الموضوع خاص بصديقنا الخبير الرائع ياسر دا سيلفا
حسابه على الفيس بوك :
الموضوع الاساسي :
( منقول )
إرسال تعليق