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Wie kühlt man einen Mac Pro? Die großen Herausforderungen des thermischen Designs

Bereits die Basisversion des neuen Mac Pro bietet eine herausragende Rechenleistung. Diese lässt sich unter anderem durch stärkere Prozessoren, größeren Arbeitsspeicher, etliche SSDs und eine oder mehrere Grafikkarten erheblich steigern. Allerdings hat derartige Performance einen Preis, welcher sich nicht in Euro und Cent ausdrücken lässt, sondern in Kilowatt berechnet wird: Eine enorme Hitzeentwicklung im Inneren des Gehäuses.


Wärme muss schnell und leise abgeführt werden
Diese Wärme muss so schnell und vor allem so effizient wie möglich nach außen abgeführt werden, sonst droht den Komponenten der Hitzetod. Gleichzeitig dürfen die dafür zuständigen Lüfter nicht zu viel Lärm verursachen, damit in der Nähe des Mac Pro noch konzentriert gearbeitet werden kann. Das alles unter einen Hut zu bringen, war eine der Herausforderungen, denen sich Apple bei der Entwicklung des hauseigenen Flaggschiffs stellen musste. Chris Ligtenberg, in Cupertino zuständig für die Produktentwicklung, gewährte dem Magazin Popular Mechanics jetzt einen Blick hinter die Kulissen des thermischen Designs.


Apple entwickelte die Lüfter selbst
Im Inneren des Mac Pro arbeiten drei axiale Frontlüfter sowie ein Gebläse an der Rückseite. Bei diesen handelt es sich nicht um Standardkomponenten von Drittherstellern, denn diese sind in aller Regel zu laut. Apple entschied sich daher, die Lüfter selbst zu entwickeln. Grundlegender Ansatz dabei war eine neuartige Ausrichtung der Lamellen. Diese sind nicht wie bei anderen Lüftern regelmäßig angeordnet, sondern folgen einem ausgeklügelten Zufallsmuster. Dadurch wird ein breites Frequenzspektrum erzeugt, welches die Geräuschentwicklung positiv beeinflusst. Auf eine derartige Technik greifen Ligtenberg zufolge auch Reifenhersteller zurück, die mit ähnlichen Problemen zu kämpfen haben.

Gehäuse ist Teil des Kühlkonzepts
Ein weiterer wichtiger Baustein des thermischen Designs ist das Gehäuse des neuen Mac Pro. Front- und Rückseite mit den an eine Käsereibe erinnernden Löchern sind nämlich ebenfalls elemantare Bestandteile des Kühlsystems. Durch die zahlreichen Aussparungen mit einer speziellen Struktur wird die Oberfläche erheblich vergrößert und kann so die aufgenommene Wärme besser und vor allem schneller an die hindurchdurchströmende Luft abgeben. Das ungewöhnliche Aussehen ist außerdem darauf zurückzuführen, dass dies sowohl beim Tower als auch bei der horizontal betriebenen Rack-Variante des Mac Pro effektiv funktionieren muss. Das gilt gleichermaßen für das Pro Display, welches an der Rückseite ebenfalls über die markanten Aussparungen verfügt.

Kommentare

gfhfkgfhfk11.12.19 17:45
Das typische Workstation/Server-Layout: vorne rein, hinten raus. Was ist daran besonders? Spezielle Kühlkörper, Air Ducts, Viele langsam drehende Lüfter sind doch mittlerweile Stand der Technik. Außergewöhnlich ist das doch eher für Apple, da gab es immer wieder Probleme. Schön ist es, dass es diesmal endlich anders ist.
-8
mac_heibu11.12.19 17:54
Der erste Preis für einen Technik-Kommentar geht an … gfhfkg…!
„… vorne rein, hinten raus …“ Du solltest dich bei der NASA beweben.
+10
dam_j
dam_j11.12.19 17:57
Also auch hier wieder zurück zum MP von 2009...

NEU ist das nicht wirklich
Das Leben ist Scheiße aber die Grafik ist geil !
-1
mac_heibu11.12.19 18:24
Total leiser Betrieb durch zufällig ausgerichtete Lüfterlamellen, und eine ebensolche Struktur der „Käsereibe“öffnungen – wenn das nicht neu ist, dann nennt doch mal einen irgend anderen Rechner mit dieser Technologie. „Vorne rein, hinten raus“ – geht es noch lächlicher?
+4
Gammarus_Pulex
Gammarus_Pulex11.12.19 18:40
Haben sie die ungleichmäßig geformten Lamellen nicht schon seit Jahren im MacBook Pro?
+9
rosss11.12.19 19:02
Man könnte schon mal an die 100W sparen mit einer bei Last weniger hungrigen Grafikkarte, nur so als Anregung. Power pro Watt war ja mal ein Grund für den Umstieg auf Intel. Da ist noch viel Optimierungspotential vorhanden. Hitze, die gar nicht erst entsteht, braucht nicht abgeführt zu werden und schont die Umwelt.

Das ist für die Käufer eines Rechenmonsters natürlich zweitrangig. Aber wenn ich lese, dass irgendein Videoexport auf dem mMP doppelt so schnell ist wie auf dem MBP – wurde dann "nur" gleichviel Energie verbraucht oder wesentlich mehr?

Prinzipiell ist es sehr begrüßenswert, dass Apple die Kiste so leise wie möglich machen will. Wie es auf Dauer damit aussieht wird sich zeigen*.

* Lüfter können mit den Jahren lauter werden. Mein cMP würde sich freuen, wenn es die Möglichkeit gäbe, gute und leise PC-Lüfter einzubauen. Leider ist Apple auch da einen eigenen Weg gegangen, weshalb die Kiste nicht so leise ist wie sie sein könnte.
-1
cps11.12.19 19:06
mac_heibu
Total leiser Betrieb ....
Gibt es dazu schon was? Im Vollausbau mit 28-Core und der Vega Duo im Doppelpack unter Volllast, wenn Apple das leise hinbekommen hat, dann gebührt ihnen Respekt.
+5
dam_j
dam_j11.12.19 19:17
cps
mac_heibu
Total leiser Betrieb ....
Gibt es dazu schon was? Im Vollausbau mit 28-Core und der Vega Duo im Doppelpack unter Volllast, wenn Apple das leise hinbekommen hat, dann gebührt ihnen Respekt.

Das Leben ist Scheiße aber die Grafik ist geil !
0
dam_j
dam_j11.12.19 19:17
rosss
* Lüfter können mit den Jahren lauter werden. Mein cMP würde sich freuen, wenn es die Möglichkeit gäbe, gute und leise PC-Lüfter einzubauen. Leider ist Apple auch da einen eigenen Weg gegangen, weshalb die Kiste nicht so leise ist wie sie sein könnte.

Das Leben ist Scheiße aber die Grafik ist geil !
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verstaerker
verstaerker11.12.19 19:21
cps
mac_heibu
Total leiser Betrieb ....
Gibt es dazu schon was? Im Vollausbau mit 28-Core und der Vega Duo im Doppelpack unter Volllast, wenn Apple das leise hinbekommen hat, dann gebührt ihnen Respekt.
nichts konkretes ... 2 typen sagten im Video absolut leise ... die hatten beide ne fett ausgebaute Variante

https://youtu.be/CUFB8xVJ9iM?t=806
+2
gfhfkgfhfk11.12.19 19:39
mac_heibu
Der erste Preis für einen Technik-Kommentar geht an … gfhfkg…!
„… vorne rein, hinten raus …“ Du solltest dich bei der NASA beweben.
Hier im Forum wird aus jeder Belanglosigkeit, wenn sie denn nur von Apple kommt, ein Hype gemacht. Leute kommt mal wieder runter, das ist das übliche in diesem Marktsegment.
+1
uni.solo11.12.19 19:56
Das "Übliche" in diesem Marksegment ist viel Rechenpower, Speicher und schnelle Anbindung fürs Geld. Die Kühlung muss stimmen und die Workstations stehen in einem separaten Raum, gern auch im Rack und stören keinen. Der kleinere Rechenknecht unter meinem Schreibtisch besteht aus besseren Industrie-Komponenten und wurde seinerzeit vom Anbieter noch mit etwas Schaumstoff-Dämmung verkleidet um als "leise" Workstation für den Schreibtisch durchzugehen. Den höre ich nur deswegen nicht, weil die Umgebungsgeräusche im Großraumbüro lauter sind.

Ich denke schon, dass Apple hier Wegweisendes an Entwicklung geleistet hat. Schon der Vorgänger, die Tonne, war seinerzeit für seine Rechenpower unfassbar leise. Das alles läppisch herabzuwürdigen ist auch nicht besser, als belanglose Dinge (z.B. neue Emojis) hochzujubeln, technischer Sachverstand sieht anders aus. Mir gefällt der Stil von Apple, sich auch um die technischen Aspekte angemessen zu kümmern, die für die Anwendung der Technik (Videoschnitt, Simulationen etc.) nicht essenziell sind, wohl aber für die tägliche Nutzung derselben.
+10
Dante Anita11.12.19 20:15
Also die Kühlung war bei Macs aller Arten über Jahre ein Dauerkritikpunkt. Jetzt haben sie das geändert und anscheinend gut hinbekommen. Was ist daran jetzt wieder schlecht?

Ja ok, leise Kühlung bei gleichzeitiger Effektivität ist keine neue Erfindung. Aber Standard ist das bis heute nicht, speziell nicht in der Windows-Fraktion und bei der gebotenen Leistung.
-1
rosss11.12.19 20:33
dam_j
rosss
* Lüfter können mit den Jahren lauter werden. Mein cMP würde sich freuen, wenn es die Möglichkeit gäbe, gute und leise PC-Lüfter einzubauen. Leider ist Apple auch da einen eigenen Weg gegangen, weshalb die Kiste nicht so leise ist wie sie sein könnte.


Danke, aber auch in diesem recht neuen Video kommt schnell Ernüchterung – durch Apples Sonderweg bei den Lüftern bekommt man mit sehr viel Aufwand zwar leise Lüfter eingebaut, die aber nur manuell gesteuert werden können. Es gibt wohl auch separate Temperatursensoren, aber wenn die nicht an der richtigen Stelle installiert werden… 

Der neue MacPro reizt trotz des Preises – die langen Jahre des Wartens tun ein Übriges – aber da ich kein 8K-Videoediting mache ist die Kiste einfach oversized. Das Grundmodell ist für den gedachten Einsatz eher ein schlechter Witz, denn die ganze eingesetzte Finesse ist erst mit den Topmodellen den Preis wert.
+1
piik
piik11.12.19 20:35
vog
Die Physik ist unerbittlich: Je leistungsfähiger ein Computer ist, desto mehr Wärme produziert er.
Der ging aber schwer daneben. Die Physik ist da unerbittlich, wo einfach falsche Dinge angenommen werden.
Es gibt kein physikalisches Gesetz, dass dies zeigen würde.
Es ist eher so, dass es zu gegebener Zeit einen Zusammenhang zwischen Leistung und Energieverbrauch von CPUs gibt. Das ist ein technischer Zusammenhang und etwas anders als oben gesagt.
+3
G4cube11.12.19 20:59
piik
vog
Die Physik ist unerbittlich: Je leistungsfähiger ein Computer ist, desto mehr Wärme produziert er.
Der ging aber schwer daneben.

Dem kann ich nur zustimmen. Vogs Aussage würde ja z.B. Bedeuten, dass ein Mac Pro 2013er Modell 1000 mal heißer sein müsste als ein Powermac G3.... schließlich ist er ja auch 1000mal leistungsfähiger (total überspitzt gesagt und damit treffe ich das ja nicht mal annähernd 😁)
+3
john
john11.12.19 21:10
Apple entschied sich daher, die Lüfter selbst zu entwickeln
.... oh oh...
biete support. kostenlos, kompetent und freundlich. wähle zwei.
0
Scrubelicious12.12.19 08:08
Also sie beim G5 und Intel 2006 Mac Pro!

hmmm verstehe jetzt nicht was da anders sein soll?
Don't believe everything on the internet!
+2
Deichkind12.12.19 10:23
Scrubelicious
hmmm verstehe jetzt nicht was da anders sein soll?

Popular Mechanics:
"'about 20 percent more airflow' compared to the Power Mac G5 that precedes it."
0
ERNIE12.12.19 10:24
Lauter hoch dotierte Ingenieure hier.
Ich freue mich immer, wenn zwischen dem ganzen Troll- und Kneipengequatsche wenigstens der ein oder andere vernünftige Kommentar ist.
+1
gfhfkgfhfk12.12.19 12:32
uni.solo
Den höre ich nur deswegen nicht, weil die Umgebungsgeräusche im Großraumbüro lauter sind.
Ich hoffe nicht, dass Du glaubst man könne die 1,4kW des mMacPros im Vollausbau geräuschlos kühlen. Wenn die Geräusche unterhalb der Umgebungsgeräusche liegen, ist alles in Ordnung. Der Airflow vorne rein, hinten raus, ist in diesem Marktsegment Standard. Auch werden seit Jahren große langsam drehende Lüfter verbaut. Bei den anderen Anbietern werden auch seit Jahren Air Ducts (Dell, HP, Lenovo) verbaut, so dass der Luftstrom durch das Gehäuse definiert erfolgt. Das ist nichts besonderes sondern entspricht lediglich dem Stand der Technik.
uni.solo
Das alles läppisch herabzuwürdigen ist auch nicht besser,…
Abgesehen von den üblichen Schleichwerbungsverbreitern (neudeutsch Influencer) im Internet, hat bisher niemand die Systeme in der Hand gehabt. Und die haben bisher nur FinalCutPro darauf laufen lassen, was eine speziell von Apple für Macs optimierte NLE-Software ist. Der Xeon zieht erst mit AVX-512 Workload die maximale Leistung, und die maximal vier Radeon Pro Vega II werden unter Vollast auch nicht wenig Leistung benötigen. Da AMD GPUs zurzeit mehr Strom ziehen als die nVidia GPUs, wird das mit der Stromversorgung auch knapp.
+2
Wiesi
Wiesi12.12.19 12:59
ERNIE
Lauter hoch dotierte Ingenieure hier.
Wann kriegen wir endlich ein Mac Pro mit dem brabbelnden Sound des V8-Motors einer Corvette.

(Bin auch Ingenieur, aber nicht mehr hoch dotiert.)
Everything should be as simple as possible, but not simpler
-1
SirVikon12.12.19 14:18
gfhfkgfhfk
... mMacPro ...

Was soll das m da? Also nMP könnte ich noch verstehen (new Mac Pro) aber das m ist mir ein Rätsel ...
0
gfhfkgfhfk12.12.19 14:40
SirVikon
Was soll das m da? Also nMP könnte ich noch verstehen (new Mac Pro) aber das m ist mir ein Rätsel ...
cMP sind die alten MacPros (c = classic)
nMP ist der alte „neue“ MacPro
mMP modular MacPro
+1
ColoredScy
ColoredScy12.12.19 16:19
Kann mir jemand erklären, wieso die vergrößerte Oberfläche der Käsereibenstrucktur zur Kühlung beitragen soll?

Vorne kommt die Luft auf Raumtemperatur rein. Wird also nicht kühler oder sind irgendwelche Wärmetauscher installiert, die den Rahmen kühlen?

Und hinten? Mag sein, dass die im inneren erwärmte Luft jetzt durch das Gehäuse gekühlt wird … aber just in dem Moment, in dem sie selbiges verläßt …

Oder sind Heatpipes verbaut, die Prozessorwärme an das Gehäuse abgeben und dieses damit erwärmen? Dann würde die durchströmende Luft tatsächlich zur Kühlung beitragen.
Hey Siri, niemand versteht mich!
0

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