Vraag ivm warmteontwikkeling, koeling en architectuur

[Karel VH]

Voor een eindwerk voor fysica (6e jaar wetenschappen - wiskunde) hebben wij warmteontwikkeling in pc's (en chips in die pc's) en de koeling ervan als onderwerp gekozen. We vinden aardig wat informatie maar over de warmteontwikkeling in de chips en enkele andere dingen vinden we niet zo veel.
Daarom start ik dit topic, met enkele vragen en zou het op prijs stellen als jullie enkele antwoorden konden geven. De uitleg mag wat ingewikkeld zijn (dus niet op niveau 12 jaar aub ) daar ik niet verwacht dat het erg simpel uit te leggen valt.

- Ik heb begrepen dat hoe kleiner hoe minder stroom er nodig is (maar waarom juist?), dus
hoe minder warmte er ontstaat. Het productieprocédé wordt aangeduid
met bv 45nm (nanometer neem ik aan?) Wat wordt er dan juist op 45nm
gemaakt? de transistors in de chip? Ook worden en steeds meer
transistors en andere 'briel' (wat zit er zo nog meer op een chip?). Zijn er ergens eenvoudige schetsen te vinden van een chip met de onderdelen ervan aangeduid?

- Hoe zit het met de FSB (zorgt voor de communicatie tussen de cpu en de northbridge toch?). waarom wordt daarvan afgestapt? Is dit enkel omdat dit voor een vertraging zorgt en/of voor veel warmte? Ik veronderstel dat het verkeer van en naar de processor verspreid wordt en dus op één plaats minder intensief wordt, en dus ook minder warmte opwekt. Klopt dit? Wordt de northbridge dan overbodig bij QuickPath?

- Weet er iemand een site met meer info over de geluidsproductie van casefans? Het verband tussen hoe de ‘wieken’ geplooid zijn en de geluidsproductie, hoeveel de luchtverplaatsing verschilt als de wieken anders gedraaid staan of de casefan groter is.

Ik hoop dat dit in het juiste forum is. Alvast bedankt.

[guus.assmann]

Beste Karel VH,

Nogal wat vragen en ook pittig. Eenvoudige antwoorden zijn er vaak niet.
Maar je vraag over de opbouw van IC's, daar weet ik een beetje van.
Daar is een van de antwoorden eigenlijk verbazend simpel. (Of simplistisch te vertalen)
Als je transistoren, mosfets en alle andere elektronica aan het werk zet, dan verplaats je lading.
Je verplaatst daarmee elektronen, En die komen onderweg wrijving tegen.
En dat zorgt voor de warmteontwikkeling.
Door nu de componenten kleiner te maken, kom je met minder lading toe.
Eenvoudigweg minder elektronen die op pad worden gestuurd. Minder wrijving dus.

De nanometer maten zijn volgens mij manier om het oplossend vermogen van de ontwerpen aan te duiden. Net zoals je het bij een printer over het aantal DPI's hebt. (Dots Per Inch)
Hoe beter dit oplossend vermogen, hoe kleiner de componenten die je kunt maken..
En daarbij komt dan ook het voordeel van toenemende snelheid.
Ook hier is die snelheidstoename een gevolg van hetzelfde fenomeen, verplaatsen van lading.
Een kleinere component heeft aan een kleinere hoeveelheid lading genoeg om te werken.

Met PC's is het verhaal wat anders.
Hier is het aantal kanalen of paden voor data-transport een beperking voor de snelheid.
Als je die snelheid wil verhogen, dan is meer bits niet altijd een oplossing.
Een van de gekozen oplossingen is verschillende paden, soms zelfs buiten de processor om.
Voorbeeld hierbij is het tonen van een beeld op het scherm.
Dit staat in het geheugen van de videokaart, terwijl de CPU een volgend beeld berekend.
Maar dat staat dan in een ander deel van het geheugen.
Een aparte unit, in een heel ander IC kan die data verplaatsen van het ene naar het andere geheugendeel. Dit kan via DMA en zonder hulp van de processor.

Fans en geluid. Lijkt wat op een propellor voor een vliegtuig of aerodynamica van een auto. (Windgeruis)

Maar je wil dit forum toch niet Jouw eindwerk laten oplossen?

[lemming_nl]

De nanometers slaan op de minimale fysieke lengte van de tranistor gate.

[_Apache_]

Hier staat toch wel heel erg veel over de FSB wat je vraag kan beantwoorden Wikipedia: Front side bus

[naftebakje]

Verdiep je eens in de werking van een standaard bipolaire transistor, en dan in een FET. Daar moet je beginnen, al de rest volgt eruit.
De grootste verliezen zijn in het op en ontladen van de capaciteiten en de lekstromen, hoe kleiner de FET hoe minder de capaciteit maar hoe groter de lekstromen.

[Karel VH]

Sorry voor de late reactie.
Bedankt allemaal, hiermee kunnen we al een heel eind voort

[kluyze]

Afstappen van FSB is omdat de FSB een parallelle bus is en de nieuwe vorm (QP) gaat een seriële verbinding worden. Dit omdat bij parallel er veel meer sprake is van overspraak en capaciteiten tussen de lijnen waardoor de maximale frequentie beperkt wordt. Parallel kan meer gegevens per klok oversturen maar serieel kunnen er hogere klok frequenties gehaald worden.

De NB zal nooit overbodig worden, er moet namelijk ook pci-ex/pci/... gesproken worden, en dat kan de cpu nog altijd niet zelf.

Geluidsproductie van een fan is volgens mij vooral afhankelijk van de lagers in de fan en aan het toerental, geluid is namelijk een golf die bepaalde frequenties aanneemt welke ontstaan door trillingen en wrijvingen. De schoepen stand is vooral een onderdeel van fluidodynamica, ik weet niet hoeveel ervaring je daarin hebt maar eventueel kan ik de formules wel eens opnieuw opzoeken.