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Immer aufwändigere Kühlung für Prozessoren notwendig

Je mehr Prozessoren leisten und je höher sie getaktet werden, desto mehr Abwärme fällt an. Intel, der Vorreiter im Erzielen von immer höheren Taktraten stellt inzwischen Prozessoren her, deren Wärmeleistung höher als die einer Herdplatte ist. Zwar können durch immer größer Ableitsysteme diese Probleme in den Griff bekommen werden, doch da PCs insgesamt immer kleiner werden, funktioniert das auch nicht endlos. Aus diesem Grund verstärken die Hersteller ihre Bemühungen immer mehr, nach anderen Kühlmethoden zu suchen. Da Luft eine relativ niedrige spezifische Wärmekapazität hat, sind davon große Mengen notwendig, was natürlich auch die Lautstärke auf Grund monströser Lüfteranlagen erhöht. Wasser ist als Kühlmittel schon ein ganzes Stück vorteilhafter und vor allem durch den Wegfall großer Lüfter leiser. Der technische Durchbruch ist eine Wasserkühlung aber auch nicht. Nachdem das Hauptaugenmerk aber inzwischen nicht mehr auf schierer Leistung, sondern auch auf anderen Faktoren liegt, könnte es dennoch bald kostengünstige Lösungen geben. Eine ganz neue Entwicklung ist die Verwendung von Gasplasma, das die Hitze noch schneller ableiten soll. Die ersten Versuche dazu sind gescheitert, doch wenn das Prinzip das Interesse großer Hersteller auf sich zieht, wäre eine Verbreitung durchaus denkbar. Vor einigen Monaten berichteten wir auch über ein neuartiges Adernsystem, das die Prozessoren durchläuft, um so Abwärme leichter abführen zu können, das MacTechNews-Symbol an der Seite führt Sie zu den Überlegungen.
Als Fazit kann man ziehen, dass derzeit das Wärmeproblem deutlich höhere Taktungen verhindert und anders als durch konventionelle Systeme gelöst werden muss. Langsam aber sicher rächt sich vor allem für Intel, dass man lange Zeit nur auf ein Pferd gesetzt und eine andere Entwicklung verschlafen hat.

Weiterführende Links:

Kommentare

Dieter15.04.04 16:48
Aber stromsparendere Prozessoren ist nicht so recht Forschungsrelevent? vgl. G4 vs. G5 vs. Athlon64 vs. P4!
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Dieter15.04.04 16:49
Hätte ich mir selber beantworten können:
1) Abwärtskompatibilität zum 8080
2) Taktratengeile Konsumenten (gezüchtete)
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arekhon
arekhon15.04.04 17:05
Ein Ansatz wäre auch mal die Verwendung von asynchronen Prozessoren, wo einzelne Teile mit unterschiedlichem Takt laufen können, also nur so schnell wie sie sein müssen um die anderen Einheiten auf der CPU je nach gerade vorhandenem Workload zu versorgen. Es gibt solche CPUs bereits für einige Spezialgebiete und sie verbrauchen bei ähnlicher Leistung zu vergleichbaren Standard-CPUs meist wesentlich weniger Strom und erzeugen demnach auch weniger Abwärme.
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Fenvarien
Fenvarien15.04.04 17:07
Arekhorn: Manche Teile im P4 sind doch asynchron und laufen mit dem vierfachen Takt (quad-bumped, ist es nicht sogar sse2?). Oder meinst du, dass jeder Teil dynamisch die benötigte Taktung anpasst?
Up the Villa!
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arekhon
arekhon15.04.04 17:18
Fen: Jepp, dynamisch. Das mit der teilweise quad-pumped ALU im P4 ist ja nur eine notwendige Krückenlösung, die auch nicht wirklich asynchron im eigentlichen Sinne, sondern nur asymmetrisch ist. In einer iX hat es mal einen guten Artikel zu asynchronen CPUs gegeben, wenn ich zuhause bin suche ich den mal, ist schon ein paar Jahre her.
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Don Quijote15.04.04 17:52
Wasserkühlung kommt mir wie vielen anderen nicht ins Haus…Wasser leitet und eine Tropfen, bzw. Kondensattröpfchen wird den Rechner schrotten, oder gibt es eine/n Zusatz/Flüssigkeit, die nicht leitet ?
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Fenvarien
Fenvarien15.04.04 17:59
Destilliertes Wasser?
Up the Villa!
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RonniRoyaL
RonniRoyaL15.04.04 18:00
Don Quiijote
Destiliertes Wasser, bin aber auch insgesamt nicht sonderlich begeistert von Wasserkühlungen
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Don Quijote15.04.04 18:09
Selbst wenn dest. entioniesiertes Wasser überhaupt nicht leitet, durch ein paar Staubkörner wird es das wieder…imho muss sich AMD/Intel aber auch Apple da etwas anderes einfallen lassen.
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Dieter15.04.04 18:21
Apple @@ IBM
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Andreas Hofmann15.04.04 20:16
Arekhon

Ja, das ist schon lange ein Wunschtraum, daß Impulse praktisch nur noch in Wellen durch die CPU rauschen mit dem Tempo, daß die Gatter hergeben. Leider ist wird es dadurch sehr viel schwerer die Korrektheit von Schaltungen prüfen, bzw. korrekte Schaltungen zu konstruieren: So schaukeln sich z.B. auch nicht vermeidbare Hazards (treten beim Einschwingen von Schaltungen auf) in nachgelagerten Gattern auf und führen leichter zu Fehlern.

Dennoch hoffe auch ich auf einen Fortschritt in dem Gebiet, wobei ich mir nicht vorstellen kann daß es bisher irgendwo größere, rein asynchrone CPUs gibt. Ich glaube, da wird mal wieder all zu inflationär ein Begriff verwendet, wo er im weitesten Sinne zutrifft.

Fenvarien

Jede CPU ist in Teilen asynchron. Der Takt dient zur Synchronisierung der asynchronen Teilschaltungen. Sollte asynchron mal zum Modewort werden, wird deshalb jeder seine CPU die Eigenschaft "asynchron" verleihen, befürchte ich.

Gruß,
Andreas
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Agrajag15.04.04 22:43
Von ARM und einer Uni gibt (gab?) es ein Forschungsprojekt Sachen asynchrone Prozessoren: Amulet. Das letzte, was ich mitbekommen habe, war von ca. 1998/99 der Amulet3. Da hatten sie das Teil ungefähr auf dem Niveau eines 40MHz getakteten ARM700. Dabei war der Energieverbrauch nochmals signifikant kleiner als beim ARM700 (der 200MHz StrongARM lag bei max. 450mW).

Hab aber keine Ahnung, ob die noch dabei sind und was daraus geworden ist.
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arekhon
arekhon15.04.04 23:16
Hier ein netter Artikel zum Thema asynchrone CPUs. gar nicht mal so alt:


Den Artikel in der iX finde ich leider gerade nicht... hmm könnte daran liegen das er in der c't war: ct 17/99 S. 176. Mal ein interessanter Textausschitt:

"Trotz fünfmal mehr Transistoren begnügt sich der TITAC mit der halben Verlustleistung, bringt dafür aber mehr als die doppelte Performance (Vergleich bei deaktiviertem Cache - der R2000 hat keinen).
Besonderes Merkmal dieses Bausteines ist seine Genügsamkeit bezüglich seiner Lebensbedingungen: Bei einem Extremtest funktionierte der TITAC-2 mit einer Versorgungsspannung von 1,5 bis 6 Volt in einem Temperaturbereich, der in das Guinness-Buch der Rekorde gehört: -196 bis 100 °C Chiptemperatur. Er ist dabei durchaus als Thermometer brauchbar: je höher die Chiptemperatur ist, desto langsamer wird er."

Es gab sowohl MIPS als auch ARM-basierende Asynchrone CPUs. Irgendwie hört man nicht mehr viel davon. Entweder haben die sich heimlich etabliert oder sind noch heimlicher verschwunden. zzz
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Agrajag15.04.04 23:42
Eben gefunden zum Amulet: The Advanced Processor Technologies Group
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mrwho
mrwho16.04.04 02:01
Die Idee mit dem Gasplasma ist schon irre.

Erstens muss man das Gas bis zur ionisierung erhitzen, und dann ist es in diesem Zustand auch noch sehr gut Leitend...und einen Leiter bei den hohen Temperaturen unter Kontrolle zu halten

Laut Bericht wäre es toll gewesen, wenn es durch Lichtbögen nicht den Chip zerrissen hätte

Was ist denn eigentlich aus dem FreeCPU-Projekt geworden ?
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Juergen Kuehnel16.04.04 09:06
Man nehem Wasserkuehlung mit Anschluss am Wasserhahn. Bekommt man ca. 11 Grad. Damit kuehle man das heisse Ende eines grossen Peltierelements (deas braucht nur 10A Strom, aber die Leistung entsteht im Netzteil, das man auch mit Wasser kuehlt, der Rechner steht ja 'eh im Bad), so dass auf der kalten Seite des Element - 5 bis -10 Grad Celsius moeglich sind. Und damit kuehlen wir die Intel-Maschine. Damit schaffen die 10GHz, und die WIntel-Welt ist gluecklich!
In Kuerze bekommen wir dann den tauchfaehigen Win Rechner, den man ins Grundwasser haengen muss, wg. der gleichmaessigen Temperatur...
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