Test schładzaczy procesora, czyli dziesiąty krąg piekielny

Zestaw testowy i metody:

	Sprzęt	Dostawca
Obudowa	Cooler Master Centurion 590
Wentylacja obudowy	Enermax Magma UCMA12
Wentylatory referencyjne 140 mm	Scythe Kaze Maru 140 mm SY1425SL12M
Wentylatory referencyjne 120 mm	Enermax Magma UCMA12
Wentylatory referencyjne 92 mm	Noctua NF-B9
Pasta termoprzewodząca	Revoltec Thermal Grease Diamond
Miernik poziomu dźwięku	Sonopan SON-50
Procesor	AMD Phenom X4 9850 BE
Płyta główna	ASUS M3A79-T Deluxe
Pamięć operacyjna	OCZ DDR2 PC2-6400 Vista Performance Gold 2*2 GB Dual Channel
Karta graficzna	HIS Radeon HD 4770 512 MB
Zasilacz	Antec TruePower New TP-650 (650 W)
Dysk twardy	Samsung SP1614C 149 GB	Redakcyjny
Monitor	Asus MB19SE

Testy wykonaliśmy w 64-bitowym środowisku Windows 7 Ultimate RC.

Zanim przejdziemy do metod, autor chciałby podziękować kolegom z redakcji, a w szczególności Mateuszowi Brzostkowi, Tomkowi Jadczakowi i Mieszkowi Krzykowskiemu za liczne rady, a także pomoc w przygotowaniu i konfiguracji platformy testowej. Ponadto szczególny szacunek i wdzięczność za inspirację podczas tworzenia założeń tego testu należą się portalom Silent PC Review i Silenthardware.de oraz wszystkim osobom stojącym za wielkim testem schładzaczy na portalu „Tygodnika Komputerowego”, który ukazał się 23 lutego 2008 roku. Bez tych wszystkich ludzi i ich wcielonych w życie pomysłów ten test byłby dużo uboższy. Ogromne dzięki!

Nie mogę też przy okazji podziękowań zapomnieć o osobie, bez której pomocy zapewne siedziałbym w tabelkach z wynikami co najmniej do świąt Bożego Narodzenia. O osobie, która mnie nie tylko nie wyrzuciła z domu, gdy nie wracałem ranki, wieczory, lecz nawet przygotowywała sumiennie wikt i opierunek. O osobie, która ze zrozumieniem kiwała głową i gładziła po głowie, gdy autor się jej zwierzał z kolejnego problemu z przygotowaniem tego testu. O żonie mej najdroższej.

Założenia co do metod:

1. Profesjonalny miernik temperatury i specjalnie przygotowany procesor. Pomiary zostały przeprowadzone za pomocą specjalnego miernika (CHY 506A) i sondy wmontowanej w IHS procesora. Została ona umieszczona na samym środku, tuż nad rdzeniem. Czemu nie wybraliśmy prostszego sposobu: wbudowanej w procesor diody termicznej? Przede wszystkim dlatego, że musielibyśmy polegać na odczytach programowych, które rzadko kiedy są precyzyjne. Nigdy nie moglibyśmy być pewni wyników również dlatego, że niewiadomą pozostaje to, czy sama dioda jest odpowiednio skalibrowana. W trakcie testów okazało się, że przy wyższych temperaturach zdarzało się czujnikowi naszego Phenoma X4 9850 wskazywać znacznie niższą temperaturę od naszej skalibrowanej sondy, która choć była tuż obok, to przecież poza rdzeniem. Dodatkowo zdecydowaliśmy się oszlifować IHS, by mieć pewność, że powierzchnia, z którą stykały się podstawy schładzaczy, była idealnie równa.
2. Profesjonalny, całkujący miernik poziomu dźwięku Sonopan SON-50. Nie byle decybelomierz, nie żaden głośnościometr czy inny supermarketowy wynalazek, ale wzornicowany, profesjonalny miernik spełniający kryteria Głównego Urzędu Miar. O nim przeczytacie na następnej stronie, bo jest to urządzenie na tyle ciekawe, że warto jest napisać o nim coś więcej. Pomiar odbywał się w pomieszczeniu o tle 19,6 dB z odległości 23,6 cm od środka wentylatora. Membrana miernika była ustawiona prostopadle wobec płaszczyzny czołowej dmuchawy, która dmuchała w przeciwnym od kierunku.
3. Testy w obudowie, a nie na zewnątrz. Podstawowym założeniem było stworzenie takich warunków, jakie mogą panować w komputerze Czytelnika. Zrezygnowaliśmy zatem z wyjęcia platformy na wierzch, bo poza nieliczną grupą entuzjastów nikt tak nie trzyma swojego sprzętu – z różnych względów. Innym, nie mniej istotnym powodem naszej decyzji była znacznie mniejsza wrażliwość platformy zamkniętej w obudowie na zmiany warunków otoczenia. W przypadku testowania poza obudową każde otwarcie drzwi do pokoju, przejście obok czy uruchomiony komputer w okolicy mogłyby wyraźnie wpłynąć na wynik. Innym ważnym aspektem, który wzięliśmy pod uwagę, są różnice w wynikach niektórych schładzaczy w zależności od pozycji platformy. Trudno jednoznacznie ocenić, z czego to może wynikać (w niektórych instrukcjach jest mowa o niedrożności ciepłowodów w przypadku złej pozycji), ale pewne konstrukcje zdecydowanie słabiej radzą sobie, gdy płyta główna jest ustawiona poziomo. Zapewne wynika to z założeń producentów, że większość komputerów, w których schładzacze będą montowane, jest ustawiona w pionie. Warto przy tym wspomnieć, że uzyskiwane przez nas temperatury procesora były co najmniej równie dobre jak wtedy, gdy komputer działał bez obudowy.
4. Dwa rodzaje wentylacji obudowy. Założenie, że testy zostaną przeprowadzone w obudowie, wymusiło na nas rozwiązanie problemu dwóch zupełnie różnych typów schładzaczy. Nasze wstępne testy wykazały, że horyzontalne zdecydowanie preferują boczny nadmuch powietrza, a wieżowe działają lepiej, gdy powietrze jest zasysane do wewnątrz tylko przez front obudowy. Przyjęliśmy jednak zasadę, aby nie faworyzować żadnego rodzaju konstrukcji i że obudowę za każdym razem musi chłodzić sześć wentylatorów – nie mniej i nie więcej. Dlatego na przykład w testach modelu Pentagram Freezone HP-120AlCu Karakorum na froncie pracowały trzy wentylatory pompujące do wewnątrz, a boczne otwory były zasłonięte. Testując na przykład Scythe Kabuto, dwa wentylatory z frontu przenieśliśmy na boczny panel, by tamtędy zasysały powietrze do wewnątrz, i z przodu zostawiliśmy tylko jednego enermaksa (Magma UCMA12). W obu przypadkach odpowiednie odsysanie powietrza z wewnątrz zapewniały trzy wentylatory zamontowane pod wierzchem (dwa) i na tylnej ściance (jeden).
5. Tryby testów: wentylatory fabryczne i referencyjne. Poza zwykłym zbadaniem wydajności zależało nam na tym, żeby dowiedzieć się, jaki ma na nią wpływ zastosowany wentylator. Każdy z producentów dostosowuje prędkość obrotową według własnego klucza. Inni w ogóle nie dodają wentylatorów do kompletu. A zatem bez stworzenia jednolitych warunków, tj. bez zastosowania jednego rodzaju wentylatora, trudno byłoby mówić o porównywalnych wynikach. Zdecydowaliśmy się zatem na przetestowanie wszystkich schładzaczy, których konstrukcja na to pozwalała, z udziałem swoich referencyjnych wentylatorów. Jedynym ale jest brak możliwości porównania ze sobą wyników schładzaczy wykorzystujących wentylatory w rozmiarze 140, 120 czy 92 mm. Wyniki tych testów zostały zatem podzielone na trzy grupy. Oczywiście nie zrezygnowaliśmy przy tym z testów z fabrycznymi wentylatorami, zdając sobie sprawę, że przytłaczająca większość i tak kupuje zestawy z wentylatorem.
6. Tryby testów: niskie i wysokie obroty. A zatem mały lub duży przepływ powietrza, mniejsza lub większa głośność. Za jeden z najistotniejszych elementów testu uznaliśmy sprawdzenie wydajności schładzaczy w zależności od przepływu powietrza. Niestety, zabrakło nam czasu, żeby każdą z konstrukcji przebadać w większym zakresie prędkości wentylatorów, ale dwa tryby w przypadku każdego z nich wydają się mówić wystarczająco dużo. Chodzi o to, że każda konstrukcja inaczej reaguje na wysokie, a inaczej na niskie obroty. Może się okazać, że model, który przy „wichurze” zostaje w dole rankingu, jest liderem, gdy wieje „zefirek”. Z tego powodu każdy schładzacz przetestowaliśmy z fabrycznym wentylatorem pracującym na maksymalnych obrotach (12 V) i na minimalnych (5 V). Co prawda nie każdy ma kontrolę obrotów, ale takich modeli jest coraz mniej, zresztą płyty główne mają własne systemy regulacji. Podobnie postąpiliśmy z wentylatorami referencyjnymi, a więc 140 mm Scythe Kaze Maru przy maksymalnym napięciu działał z prędkością 1250 obr./min, a przy minimalnym –  450 obr./min, Enermax Magma UCMA12 – z prędkością (odpowiednio) 1600 i 850 obr./min, a Noctua NF-B9 – 1750 i 970 obr./min.
7. Tryby testów: procesor podkręcony oraz na ustawieniach fabrycznych, wentylacja wydajna lub cicha. Te dwa elementy są ze sobą powiązane. Z oczywistych względów zależało nam na tym, żeby pokazać wydajność schładzacza zarówno w warunkach ekstremalnych, jak i zwyczajnych. Choć może określenie „zwyczajne” jest tu nieco nie na miejscu, bo nasz procesor niepodkręcony generował więcej ciepła niż niejeden podkręcony. Ale nikt nie obiecywał, że będzie łatwo. Do tych dwóch wytycznych dostosowaliśmy wentylację obudowy: w przypadku gdy nasz Phenom działał z fabrycznym taktowaniem i napięciem, wszystkie sześć enermaksów Magma UCMA12 ustawialiśmy na stosunkowo ciche 850 obr./min. Możliwości wietrzenia wnętrza obudowy w tych warunkach i tak były bardzo dobre, a dzięki temu zasymulowaliśmy umiarkowanie cichy komputer. Schładzacze walczące z olbrzymimi ilościami ciepła emitowanego przez nasz podkręcony procesor wspomagaliśmy wentylatorami w obudowie ustawionymi na 1600 obr./min. Oczywiście taki komputer był dużo głośniejszy, ale ważniejsze było zapewnienie odpowiednich warunków do rozproszenia olbrzymiej dawki ciepła. Stwierdziliśmy, że tak wykorzystywany procesor i tak zagłuszą odgłosy wystrzałów, wybuchów czy ginących przeciwników.
8. Tryby testów: co i jak testowaliśmy oraz co pominęliśmy. Każdy schładzacz był testowany przynajmniej czterokrotnie. Pierwszy test odbywał się na Phenomie X4 9850 BE na ustawieniach podstawowych (tryby oszczędzania energii wyłączone!) z wentylatorem fabrycznym ustawionym na maksimum obrotów, a tymi w obudowie – na 850 obr./min. Nasze wstępne testy wykazały, że po 20 minutach wygrzewania programem OCCT temperatura jest już ustabilizowana, a więc tyle trwał każdy taki test. Następny odbywał się w tych samych warunkach, z tą różnicą, że wentylator fabryczny schładzacza ustawialiśmy na minimum. Trzeci test polegał na 30-minutowym chłodzeniu tego samego Phenoma X4 9850 BE, ale podkręconego na 3,11 GHz przy napięciu 1,5 V. Wentylacja obudowy była ustawiona na 1600 obr./min, a wentylator schładzacza – na maksimum. Ze względu na bardzo wysoką dawkę energii do rozproszenia i wysoką temperaturę nie próbowaliśmy testów po skręceniu go na minimum. Za każdym razem odnotowywaliśmy maksymalną uzyskaną temperaturę. Na koniec przeprowadzaliśmy 10-minutowe wychładzanie i zapisywaliśmy najniższą uzyskaną wartość. Tym samym każdy produkt był przez nas testowany co najmniej czterokrotnie. Liczba testów podwajała się w przypadku, gdy producent przewidział możliwość wymiany wentylatora – wtedy stosowaliśmy wspomniane modele referencyjne. Niekiedy zdarzało się, że dany schładzacz umożliwiał zamontowanie dwóch wentylatorów – wtedy testów było już 12 (z fabrycznym wentylatorem, z jednym i z dwoma referencyjnymi). Raz było to 16 testów – chodzi o model Noctua NH-U12P. Ta konstrukcja występuje na rynku zarówno z jednym, jak i dwoma wentylatorami. Sprawdziliśmy zatem obie konfiguracje, dodając do tego dwie wykorzystujące wentylatory referencyjne. Nie sprawdzaliśmy temperatury niepodkręconego procesora przy braku obciążenia – różnice były zbyt małe, by cokolwiek nam powiedzieć. Nie testowaliśmy również żadnego schładzacza pasywnie: nawet przewidziane do tego duże konstrukcje nie mogły sprostać w takich warunkach naszemu procesorowi. Ponadto uznaliśmy przydatność takich testów za co najmniej wątpliwą: przy sześciu wentylatorach w obudowie, nawet kręcących się z prędkością 850 obr./min, dodanie kolejnego na schładzaczu praktycznie nie zwiększy głośności całego zestawu, a da znacznie lepsze efekty.
9. Tryby testów: schładzacz wieżowy wentylowany od przodu ku tyłowi czy od spodu ku górze? Wstępne testy wykazały, że nasza platforma stwarza identyczne warunki schładzaczom wieżowym montowanym w obu pozycjach. Sprawdziliśmy to na modelu Noctua NH-U12P, który jako jeden z nielicznych umożliwia montaż na oba sposoby na podstawce AM2/AM3. Różnice były znacznie poniżej błędu pomiarowego. Trzeba jednak podkreślić, że to zasługa naszej platformy. W wielu komputerach, w których zasilacz jest umieszczony tradycyjnie, ponad płytą główną, a jedynym wentylatorem wypompowującym powietrze z obudowy jest ten tylny, lepiej jest montować takie schładzacze tak, by radiator był chłodzony od przodu ku tyłowi. Jest to też o tyle lepsze rozwiązanie, że śmigieł na radiatorze procesora nie „przytyka” karta graficzna, która często znajduje się w jednym z dwóch – trzech górnych slotów. W naszym teście, gdy mieliśmy wybór pozycji montażu tego typu schładzacza, wybieraliśmy taką, w jakiej można było zamontować większość konstrukcji. W przypadku modeli wyposażonych w wentylator 120 mm była to pozycja, w której dmuchał on od spodu do góry, a w przypadku tych z wentylatorem 92 mm – od przodu do tyłu.

Założenia co do sprzętu:

1. Obudowa. Przez długi czas zastanawialiśmy się, jaką dobrać obudowę. Drogą i zapewniającą najlepsze warunki czy popularną, ale o ograniczonej funkcjonalności i słabszej wentylacji? Rozważaliśmy również, czy nie szukać dwóch – jednej dla schładzaczy horyzontalnych, drugiej dla wieżowych. Okazało się jednak, że jest taka obudowa, która wydaje się złotym środkiem: Cooler Master Centurion 590 (RC-590). Ta konstrukcja ma przystępną cenę i jest jednym z najtańszych modeli o tak wydajnej wentylacji. Zdajemy sobie sprawę, że entuzjaści szukający dobrego schładzacza myślą też o tym, żeby zapewnić jak najlepsze warunki dla komponentów komputera. Ta obudowa ma otwory na bocznym panelu oraz front przygotowany do obsadzenia nawet trzema wentylatorami. Dzięki temu w jednej obudowie mogliśmy testować oba typy schładzaczy. Przy bocznym nadmuchu – horyzontalne, a przy przednim – wieżowe. Niektórzy z Was mogą się zastanawiać, czemu nie popularny Cooler Master Dominator RC-690 lub inna bardzo podobna do niego konstrukcja (np. Xigmatek Midgard). Zostały one przez nas odrzucone głównie z powodu zatok na dyski obróconych o 90 stopni. To ułatwienie w montażu napędów pogarszałoby nam warunki wentylacyjne.
2. Wentylacja obudowy. Szukając adekwatnych wentylatorów, chcieliśmy, by z jednej strony zapewniały dobrą wydajność przy maksymalnych obrotach, a z drugiej były ciche przy zmniejszonym napięciu. Enermax Magma UCMA12 to konstrukcja, która wydała nam się idealna do tego celu. Rozpiętość obrotów od 850 do 1600 i wysoka kultura pracy pozwoliły nam uzyskać to, czego oczekiwaliśmy. Oczywiście zdajemy sobie sprawę, że te założenia nie każdemu będą odpowiadać (dla jednych 850 obr./min to zbyt głośno, dla innych 1600 obr./min to za mało), ale uznaliśmy, że zdecydowana większość Czytelników wybiera wentylatory o standardowej prędkości pomiędzy tymi wartościami.
3. Wentylatory referencyjne. Z podobnych względów jak w przypadku wentylacji obudowy wybraliśmy Enermaksy Magma UCMA12 do testowania tego, jaki wpływ na wydajność danego schładzacza ma fabryczny wentylator. Ponieważ testowane konstrukcje wykorzystują nie tylko wentylatory w rozmiarze 120 mm, użyliśmy także innych średnic: 140 mm – Scythe Kaze Maru SY1425SL12M, 92 mm – Noctua NF-B9. Rozpiętość obrotów tych pierwszych zamykała się między 450 a 1250 obr./min, a tych drugich – między 970 a 1750 obr./min.
4. Pasta termoprzewodząca. Marzeniem testującego schładzacze jest taka pasta, jaką łatwo się nakłada i zdejmuje, jakiej nie trzeba wygrzewać i jaka ma przy tym dobrą wydajność. I Revoltec Thermal Grease Diamond wszystkie te warunki spełnia znakomicie: nakłada się ją pędzelkiem i jest stosunkowo rzadka, a więc praktycznie za każdym razem jest identycznie rozłożona. Dzięki temu zredukowaliśmy do zera ryzyko różnic wynikających z różnego nałożenia pasty. Warto przy tym wspomnieć, że nie mogliśmy pozwolić sobie na tradycyjne nakładanie pasty na środek, tak aby sama rozprowadziła się pod dociskającym schładzaczem. Abstrahując od problemu różnej jakości zapinek, nie zapewniłoby to precyzyjnego rozprowadzenia tego środka pod podstawami konstrukcji wykorzystujących technologię H.D.T./D.C.C. Problemem są bowiem szczeliny między rurkami, które niekiedy nie są w jednej linii lub są przedzielone elementami z aluminium. Pędzelek pozwolił nam precyzyjnie rozprowadzić Thermal Grease Diamond po powierzchniach tych podstaw.
5. Procesor. Szukaliśmy modelu, który z jednej strony byłby co najmniej równie gorący jak podkręcony do 4 GHz Intel Core i7 920, a z drugiej pasował do popularnej podstawki. Jedynym procesorem, który mógł spełnić oba te warunki, był AMD Phenom X4 pierwszej generacji. TDP naszego Phenoma X4 9850 przy fabrycznych ustawieniach wynosi, bagatela, 125 W (przypominamy przy okazji, że TDP AMD i Intela nie są porównywalne), a po podkręceniu jest to nawet astronomiczne 180 W (sic!). Wbrew pozorom żaden Pentium 4 Extreme Edition nie był w stanie zbliżyć się ilością emitowanego ciepła do tych dwóch. Można się zastanawiać, czemu wybraliśmy tak gorący procesor, skoro rynek wydaje się skłaniać ku coraz bardziej energooszczędnym rozwiązaniom. Uznaliśmy jednak, że tak gorące procesory jeszcze przez pewien czas mogą być w kręgu zainteresowań entuzjastów komputerowych. Choć wprowadzone niedawno Core i5 i i7 z podstawką LGA 1156 są chłodniejsze od Nehalemów, to już niedługo do komputerów domowych mogą trafić procesory o sześciu rdzeniach.
6. Reszta zestawu. Zależało nam na wykorzystaniu komponentów, które z jednej strony byłyby dość reprezentatywne dla większości użytkowników, a z drugiej nie wpływały zanadto na pomiary za sprawą wytwarzanego przez siebie ciepła. Dlatego karta graficzna to Radeon HD 4770, który ma rozsądną wydajność, a przy tym jest bardzo chłodny. Pamięć operacyjna i dysk twardy zostały dobrane analogicznie.