[Overclocking] Waarom zo koud?

[Verwijderd]

Hallo iedereen,


Ik moet voor school een presentatie geven over koeling voor het vak computerarchitectuur.
Ik had enkel nog een vraagje dat ik niet op internet heb teruggevonden:


Overclockers gebruiken vaak vloeibaar stikstof en vloeibaar helium om hun cpu tot ver beneden nul te koelen.
Mijn vraag was nu: Is dit werkelijk nodig om zo ver onder nul te koelen?

Kun je niet hetzelfde effect bereiken als je met een ander type koeling de cpu tot een constante temperatuur van 0°C kunt koelen... (Ik zeg wel kan)


Mathias Lavaert

[eth0]

Hoe lager de tempratuur, hoe leger de electrische weerstand. En weerstand is warmte.

en denk eens aan supergeleiders.

[FireAge]

Elektronen bewegen sneller bij lagere temperaturen in geleiders. Dat is een van de redenen waarom je hoger kunt overclocken bij lagere temperaturen.

EDIT:
Inderdaad wat te kort door de bocht
De elektronen bewegen trager maar het EM veld beweegt sneller. Dat de verbindingen minder warm worden is niet van toepassing. Dit is immers de suggestie van de TS: "Als ik maar genoeg koelvermogen heb, waarom moet ik dan zo laag in temperatuur."

Zoek maar eens op "speed of electricity". Dan zul je zien dat dit omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de weerstand. En de weerstand is evenredig met de temperatuur, waardoor de snelheid van elektriciteit dus omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de temperatuur. De signalen komen dus sneller aan.

[ Voor 78% gewijzigd door FireAge op 07-10-2009 15:58 ]

[borft]

uhm electronen bewegen trager bij lagere temperaturen, maar de weerstand is lager, waardoor er minder verlies optreedt. Hierdoor worden de verbindingen minder warm en gaat het dus niet stuk.

[Verwijderd]

Ok, bedankt


Dit principe geldt dan ook waarschijnlijk bij gewone luchtkoeling?

Een cpu @ 20 °C is performanter dan een aan 60°C?

[KoudeAardbei]

Kortweg ; ja!

Zit ook niet voor niets warmte beveiliging op

[efari]

eth0 schreef op woensdag 07 oktober 2009 @ 15:16:
Hoe lager de tempratuur, hoe leger de electrische weerstand. En weerstand is warmte.

en denk eens aan supergeleiders.

ik dacht dat supergeleiding (nabij absoluut nulpunt) niet opging voor halfgeleiders??

[FireAge]

efari schreef op donderdag 08 oktober 2009 @ 08:34:
[...]

ik dacht dat supergeleiding (nabij absoluut nulpunt) niet opging voor halfgeleiders??

Correct.

[Verwijderd]

De koeling zorgt er voor dat de buitenkant van de chip gekoeld word. Echter de binnenkant zal nog steeds heet worden. De binnenkant valt niet te koelen dus je moet vanaf de buitenkant werken. Daarom geldt des te kouder des te beter.
Dat een chip van 20° sneller is dan een chip ven 60° is bullsh....

[FireAge]

Dat ben ik met je eens, maar een chip kan op 20 graden een hogere frequentie aan dan een chip van 60 graden. En dat was de vraag volgens mij.

In principe probeer je zoveel mogelijk ladingpakketjes door een verbinding heen te duwen. De limiet van een CPU is de hoeveelheid werk die hij kan verrichten om deze lading te duwen. Bij lagere temperaturen kost het minder werk om een ladingpakketje te duwen. Tevens gaan de ladingpakketjes sneller en omdat de weerstand lager is. Dit betekend dat je in principe meer pakketjes per second kan duwen, dus een hogere frequentie.

[KabouterSuper]

Ook interessant: te koud is ook niet goed. Zoek maar eens op "cold bug"....was vroeger nog wel eens relevant, maar tegenwoordig zijn cpu's er beter tegen bestand.

[efari]

FireAge schreef op donderdag 08 oktober 2009 @ 08:43:
[...]

Correct.

een processor zit toch vol met transistoren die van halfgeleidermetaaal zijn: silicium (germanium??)
dus een processor zal toch niet beter presteren als die extreem koud gemaakt wordt?

wat dus in strijd is wat hierboven gezegd wordt

[Verwijderd]

Halfgeleiders zijn NTC (hogere temperatuur = lagere weerstand), lagere temperatuur = lagere weerstand gaat wel op voor "normale geleiders" (koperdraad bijvoorbeeld)

[efari]

nu zeg jij alweer iets anders
in jouw redenering moet een processor warmer hebben om beter te presteren?

[FireAge]

Verwijderd schreef op donderdag 08 oktober 2009 @ 20:08:
Halfgeleiders zijn NTC (hogere temperatuur = lagere weerstand), lagere temperatuur = lagere weerstand gaat wel op voor "normale geleiders" (koperdraad bijvoorbeeld)

Niet alle halfgeleiders zijn NTC btw. maar silicium volgens mij idd wel. Wat dan mijn hele verhaal weer ontkracht.

* FireAge duikt in de boeken

Hmmz, de snelheid van signalen is afhankelijk van de diëlektrische constante van het materiaal waarin het zich voortbeweegt. De diëlektrische constante is temperatuurafhankelijk, maar de afhankelijkheid verschilt per materiaal.

Dan hou je de temperatuursgradient over waarbij de halfgeleider hitte genereert en aan de rand gekoeld wordt. Maar dit zou een CPU niet moeten limiteren imo.

Het limiet zou neer moeten komen op het moment waarop de CPU niet in staat is een 1 in een 0 te veranderen voordat de volgende 1 aan de beurt is. Als de weerstand van de halfgeleider afneemt bij hogere temperatuur, dan zou het voor de CPU makkelijker moeten zijn om een 0 in een 1 te veranderen.

I'm lost

[Schumaster]

efari schreef op donderdag 08 oktober 2009 @ 20:27:
nu zeg jij alweer iets anders
in jouw redenering moet een processor warmer hebben om beter te presteren?

silicium is inderdaad een NTC... I'm also lost.....


voortaan maar overclocken met een gasbrander?

[Cheezus]

Een CPU (of andere chip) bestaat niet alleen uit silicium he?
Tussen de transistoren zitten nog altijd verbindingen van aluminium/koper. Die verbindingen moet juist zo goed mogelijk geleiden om het 1-tje in juiste staat bij de volgende transistor te krijgen.

[Epsilon]

Reden achter lagere temperatuur:

Elk signaal heeft ruis in zich. Een signaal wordt beter, naarmate het signaal verder boven de ruis uitkomt.

Wat doen we met overclocken:
- Signaal verhogen (voltage)
- Ruis onderdrukken (temperatuur omlaag: Minder thermische ruis!)

Tevens haalt de lagere temperatuur ook het energie verbruik naar beneden door de hogere weerstand.

Inderdaad is het zo, dat silicium zich precies tegenovergesteld gedraagd als bijvoorbeeld koper of een ander metaal.

Metaal -> Hogere temperatuur -> hogere weerstand (Maar goed ook, anders brand een gloeilamp door. De stroom wordt daar beperkt door de weerstand)
Silicium -> Hogere temperatuur -> lagere weerstand (een van de redenen waarom een led doorbrand als je deze niet beperkt in stroom, dit is overigens niet de enige reden).

Overigens mag je best wel ff zoeken. Het is echt geen nieuw onderwerp (net of niemand dit zich afvraagt).

Wat ik niet begrijp is dat je "Constante temperatuur van 0*C" zegt en niet "Constante temperatuur van 20*C", blijkbaar snap je niet goed wat temperatuur is. Je doet net of 0C een of andere grens is? Dat is alleen een grens voor water, waar de temperatuurschaal (Celcius en Kelvin) op gebaseerd is. Niks meer en niks minder.

[Gizz]

Verwijderd schreef op woensdag 07 oktober 2009 @ 15:10:
Kun je niet hetzelfde effect bereiken als je met een ander type koeling de cpu tot een constante temperatuur van 0°C kunt koelen... (Ik zeg wel kan)

Waarom kies je voor 0°C dan? Gewoon willekeurig gekozen, of kijk je naar de stollingstemperatuur van water (en zo ja: waarom?).

Je geeft aan dat het volgens jou voordelen heeft om te koelen van bijvoorbeeld 40°C naar 0°C. Maar waarom stopt het voordeel dan opeens bij 0°C?

Om het wat minder aan Celsius te hangen:
Je geeft aan dat van 313 Kelvin naar 273 Kelvin zin heeft, maar dat van 273 Kelvin en lager geen nut heeft, want bij 273 kun je hetzelfde.

Waarom ligt die grens volgens jou bij 273 Kelvin?

[Verwijderd]

Na een beetje goegelen blijkt dat de coldbug voorkomt bij zeer lage temps, bv. -100°C of lager.
Voor de normale sterveling niet zo interessant dus...
Mag ik nu concluderen dat we de processor koelen om thermische ruis te verminderen?
BTW de ° krijg je met SHIFT-ALT-: (shift-alt-dubbelepunt)

[kluyze]

Epsilon schreef op vrijdag 09 oktober 2009 @ 13:11:
Reden achter lagere temperatuur:

Elk signaal heeft ruis in zich. Een signaal wordt beter, naarmate het signaal verder boven de ruis uitkomt.

Wat doen we met overclocken:
- Signaal verhogen (voltage)
- Ruis onderdrukken (temperatuur omlaag: Minder thermische ruis!)

Lijkt logisch, ik weet niet of dat de reden is maar het klopt wel. Trouwens als aanvulling.

Het ruis vermogen is afhankelijk van 2 variabelen. De temp en de bandbreedte.

P_RUIS=kTB waarbij k een constante is, T de temp voorstelt en B de bandbreedte.

Dus als je gaat overclocken gaat de bandbreedte toenemen, en dus ook de ruis. Om dus de ruis terug omlaag of tenminste even hoog te houden ga je de temp omlaag moeten halen.

[efari]

@ Epsilon en Gizz, die 0°C was een willekeurig getal