vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2024-51-1-22-30vdgtu-1446Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGМетодика охлаждения центрального процессораMethods of CPU coolingСтрашкоЕ. И.StrashkoE. I.

Страшко Егор Игоревич, студент, кафедра технологического оборудования и систем жизнеобеспечения

 350072, г. Краснодар, ул. Московская, д. 2, Россия 

Egor I. Strashko, Student, Department of Technological Equipment and Life Support Systems 

 2 Moskovskaya St., Krasnodar 350072, Russia 

tukann.tukann@mail.ruШамаровМ. В.ShamarovM. V.

Шамаров Максим Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры технологического оборудования и систем жизнеобеспечения

350072, г. Краснодар, ул. Московская, д. 2, Россия 

Maxim V. Shamarov, Cand. Sci. (Eng), Assoc. Prof. , Department of Technological Equipment and Life Support Systems 

 2 Moskovskaya St., Krasnodar 350072, Russia 

schmax@mail.ruЖлобоР. А.ZhloboR. A.

 Жлобо Руслан Андреевич, старший преподаватель кафедры технологического оборудования и системжизнеобеспечения

350072, г. Краснодар, ул. Московская, д. 2, Россия 

Ruslan A. Zhlobo, Senior Lecturer, Department of Technological Equipment and Life Support Systems 

 2 Moskovskaya St., Krasnodar 350072, Russia 

rzhlobo@bk.ruКубанский государственный технологический университетРоссияKuban State Technological UniversityRussian Federation2024150420245112230Copyright © Страшко Е.И., Шамаров М.В., Жлобо Р.А., 20242024Страшко Е.И., Шамаров М.В., Жлобо Р.А.Strashko E.I., Shamarov M.V., Zhlobo R.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/1446Цель

Цель. Рассматриваются современные методы охлаждения центрального процессора, связанные с разработкой и применением различных хладагентов и охлаждающих веществ в различных видах персональных компьютеров.

Метод

Метод. Важной научно-инновационной проблемой охлаждения центральных процессоров является разработка наиболее эффективного вида охлаждения для работы серверного оборудования при заметном сокращении расхода энергии. Одним из путей ее решения является сборка и применение таких установок, которые смогут за счет своей работоспособности предотвращать перегрев оборудования и его утилизацию.

Результат

Результат. Представлены основные типы охлаждающих устройств, указаны их преимущества и недостатки, приведены схемы действия данных установок, а также результаты сравнительного анализа их работы. Описаны схемы элемента Пельтье, эффекта Зеебека; эффективность как обычных воздушных кулеров, так и сложных систем жидкостного охлаждения.

Вывод

Вывод. Выбор метода охлаждения центрального процессора зависит от потребностей пользователя и спецификаций процессора. Эффективность системы охлаждения зависит от качества компонентов и их совместимости с конкретной системой. Жидкостное охлаждение остается наиболее эффективным и перспективным способом охлаждения центральных процессоров в современных компьютерах.

Objective

Objective. Modern methods of cooling the central processor associated with the development and use of various refrigerants and coolants in various types of personal computers are considered.

Method

Method. A significant scientific and innovative challenge in CPU cooling today is the development of cooling methods that are most efficient for server hardware while reducing energy consumption noticeably. One way to address this challenge is the assembly and use of installations capable of preventing equipment overheating and its disposal due to their functionality.

Result

Result. The main types of cooling devices are presented, their advantages and disadvantages are indicated, operation diagrams of these installations are given, as well as the results of a comparative analysis of their operation. The circuits of the Peltier element and the Seebeck effect are described; efficiency of both conventional air coolers and complex liquid cooling systems.

Conclusion

Conclusion. The choice of CPU cooling method depends on the user's needs and processor specifications. The effectiveness of a cooling system depends on the quality of the components and their compatibility with the specific system. Liquid cooling remains the most effective and promising method for cooling central processors in modern high-performance computers.

охлаждающие устройстваперегрев оборудованиярасход энергииcooling devicesequipment overheatingenergy consumptionReferencesКиц В.П., Новиков А.А., Пахомова С.А. Эффективность жидкостного охлаждения центрального процессора персонального компьютера // Инженерный вестник. 2015. № 1. С. 2.Kitz V.P., Novikov A.A., Pakhomova S.A. Effectiveness of Liquid Cooling for a Personal Computer Central Processor. Engineering Bulletin. 2015;1:2. (In Russ)Амелькин С.А., Карпеш С.В., Клементьев А.Д., Петров А.А. Разработка системы автоматического управления погружным жидкостным охлаждением высокопроизводительных вычислительных комплексов // Программные системы: теория и приложения. 2016. Т. 7. № 1 (28). С. 209-219.Amelkin S.A., Karpesh S.V., Klementyev A.D., Petrov A.A. Development of an Automatic Control System for Immersion Liquid Cooling of High-Performance Computing Complexes. Software Systems: Theory and Applications. 2016; 7(1) (28): 209-219. (In Russ)Колпаков А. Возвращаемся к термопасте.// Силовая электроника. 2015. Т. 3. № 54. С. 90-95.Kolpakov A. Revisiting Thermal Paste. Power Electronics. 2015; 3(54): 90-95. (In Russ)Мамедов М.М., Аннаовезова Э.Б., Мамедов Б.М. Интерпретация эффектов Зеебека и Пельтье в рамках универсальной неравновесной термодинамики.// Актуальные проблемы современной науки. 2016. № 6 (91). С. 150-154.Mamedov M.M., Annaovezova E.B., Mamedov B.M. Interpretation of Seebeck and Peltier Effects within the Framework of Universal Non-equilibrium Thermodynamics.Current Problems in Modern Science. 2016; 6 (91): 150-154. (In Russ)Беляев Ю.И., Гринюк А.В., Иванков В.И. Исследование термических свойств материалов на основе комплексного учета эффектов Пельтье и Зеебека // Вестник Международной академии системных исследований. Информатика, экология, экономика. 2011. Т. 13. № 1. С. 131-132.Belyaev Y.I., Grinyuk A.V., Ivankov V.I. Investigation of Thermal Properties of Materials Based on a Comprehensive Account of the Peltier and Seebeck Effects. Bulletin of the International Academy of Systems Research. Informatics, Ecology, Economics. 2011; 13(1):131-132. (In Russ)Павлов А.Н., Раевский И.П., Сахненко В.П., Куропаткина С.А., Раевская С.И. Влияние межкристаллитных потенциальных барьеров на формирование термоэлектродвижущей силы и эффекта Пельтье в поликристаллических сегнетоэлектриках-полупроводниках.//Физика твердого тела. 2006. Т. 48. № 10. С. 1812-1816.Pavlov A.N., Raevskiy I.P., Sakhnenko V.P., Kuropatkina S.A., Raevskaya S.I. Influence of Intergranular Potential Barriers on the Formation of Thermoelectromotive Force and the Peltier Effect in Polycrystalline Ferroelectric-Semiconductor Materials. Solid State Physics. 2006; 48(10):1812-1816. (In Russ)Бикбулатов А.И., Ишембетов Р.Х., Кутербеков К.А. Электронный эффект Пельтье в AG0.03CU1.97SE, AG0.04CU1.96SE //Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании. Тезисы докладов VIII Международной школы-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых. 2015. С. 56.Bikbulatov A.I., Ishembetov R.K., Kuterbekov K.A. Electronic Peltier Effect in AG0.03CU1.97SE, AG0.04CU1.96SE Fundamental Mathematics and Its Applications in Natural Sciences. Abstracts of the VIII International School-Conference for Students, Postgraduates, and Young Scientists. 2015;56. (In Russ)Охрем В.Г., Охрем Е.А. Термоэлектрический холодильник на основе объемного эффекта Пельтье //Термоэлектричество. 2003. № 1. С. 34-36.Okhrem V.G., Okhrem E.A. Thermoelectric Refrigerator Based on the Bulk Peltier Effect. Thermoelectricity. 2003;1: 34-36.Михалев С.И Применение элементов Пельтье при реализации эффекта Зеебека, для выработки дополнительной электрической энергии //. Современные технологии в науке и образовании - СТНО-2019. Сборник трудов II международного научно-технического форума: в 10 т. Под общ. ред. О.В. Миловзорова. 2019. С. 111-114.Mikhaliev S.I. Application of Peltier Elements in Realizing the Seebeck Effect for Generating Additional Electrical Energy. Modern Technologies in Science and Education STNO-2019. Proceedings of the II International Scientific and Technical Forum in 10 volumes. Edited O.V. Milovzorov. 2019;111-114. (In Russ)Семененко А.Н. Разработка математической модели жидкостного охлаждения для автоматизированной системы обеспечения надёжности и качества аппаратуры Асоника// Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов НИУ ВШЭ. Материалы конференции. Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики». 2014. С. 95-96.Semenenko A.N. Development of a Mathematical Model for Liquid Cooling in an Automated System for Ensuring the Reliability and Quality of Asynchronous Apparatus // Scientific and Technical Conference for Students, Postgraduates, and Young Specialists of the National Research University "Higher School of Economics." Conference Materials. Moscow Institute of Electronics and Mathematics of the National Research University "Higher School of Economics." 2014; 95-96. (In Russ)Тригорлый С.В., Скрипкин А.А. Моделирование охлаждения процессоров и управление тепловыми режимами их эксплуатации //Вестник Саратовского государственного технического университета 2022. № 4 (95). С. 14-26.Trigorly S.V., Skripkin A.A. Modeling Processor Cooling and Managing Their Thermal Modes of Operation // Bulletin of Saratov State Technical University. 2022. No. 4 (95). P. 14-26. (In Russ)Пельтье Икрянников Н.Д., Достовалов Н.Н Разработка камеры Вильсона с охлаждением на элементах. // Сборник: интеллектуальный потенциал Сибири. Сборник научных трудов 29-ой региональной научной студенческой конференции, посвященной году науки и технологий в России. в 5-ти частях. Под редакцией д.о. Соколовой. Новосибирск, 2021. с. 273-277.Peltier I., Ikryanikov N.D., Dostovalov N.N. Development of a Wilson Chamber with Element Cooling. // Collection: Intellectual Potential of Siberia. Collection of Scientific Papers of the 29th Regional Scientific Student Conference Dedicated to the Year of Science and Technology in Russia. In 5 parts. Edited by D.O. Sokolova. Novosibirsk, 2021; 273-277. (In Russ)Шеин С.Е., Струцев Е.Д., Нечаев Г.П., Чичиндаев А.В. Сравнительный анализ систем охлаждения на основе криогенных теплоносителей // Сборник: Наука. технологии. инновации. Сборник научных трудов: в 9 частях. Под редакцией А.В. Гадюкина. 2018. С. 80-83.Shein S.E., Strutsev E.D., Nechaev G.P., Chichindaev A.V. Comparative Analysis of Cooling Systems Based on Cryogenic Coolants. Collection: Science. Technology. Innovation. Collection of Scientific Papers in 9 parts. Edited by A.V. Gadyukin. 2018; 80-83. (In Russ)Пискун Г.А., Алексеев В.Ф., Беликов А.Н., Рыбаков Д.Г Влияние ориентации каналов в кулерах воздушного охлаждения на эффективность отведения тепла от процессоров.//Доклады Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. 2023. Т. 21. № 5. С. 33-41.Piskun G.A., Alexeev V.F., Belikov A.N., Rybakov D.G. Influence of the Orientation of Channels in Air Cooling Heatsinks on the Efficiency of Heat Dissipation from Processors. Reports of the Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics. 2023; 21(5):33-41.Смирнов В.П. Термоядерная энергетика - Крупнейший международный инновационный проект //Российский химический журнал 2008. Т. 52. № 6. С. 79-94.Smirnov V.P. Thermonuclear Energy - The Largest International Innovation Project.Russian Chemical Journal. 2008; 52(6.):79-94. (In Russ)Нестеров Г.Д., Демидовский А.С. Оптимизация параметров элементов компьютерной системы //Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 117. С. 164-174.Nesterov G.D., Demidovskiy A.S. Optimization of Computer System Parameters.Multidisciplinary Network Electronic Scientific Journal of Kuban State Agrarian University. 2016; 117:164-174. (In Russ)Романовский В.Р. Механизмы возникновения токовой неустойчивости в высокотемпературных сверхпроводниках, охлаждаемых жидким хладагентом // Журнал технической физики. 2009. Т. 79. № 12. С. 44-51.Romanovsky V.R. Mechanisms of Current Instability in High-Temperature Superconductors Cooled with Liquid Coolant. Journal of Technical Physics. 2009; 79 (12):44-51. (In Russ)Agapov N.N., Batin V.I., Emelianov N.E., Hisameev I.G., Krakovsky B.D., Mitrofanova Y.A., Nikiforov D.N., Popov O.M., Trubnikov G.V., Udut V.N., Ziskin G.F. Cryogenics for the future accelerator complex nica at jinr //Письма в журнал Физика элементарных частиц и атомного ядра. 2014. Т. 11. № 4 (188). С. 760-767.Agapov N.N., Batin V.I., Emelianov N.E., Hisameev I.G., Krakovsky B.D., Mitrofanova Y.A., Nikiforov D.N., Popov O.M., Trubnikov G.V., Udut V.N., Ziskin G.F. Cryogenics for the Future Accelerator Complex NICA at JINR. Letters in the Journal of Physics of Elementary Particles and Atomic Nuclei. 2014; 11. (4) (188):760-767. (In Russ)Шеин С.Е., Струцев Е.Д., Нечаев Г.П., Чичиндаев А.В. Сравнительный анализ систем охлаждения на основе криогенных теплоносителей //Наука. технологии. инновации. Сборник научных трудов: в 9 частях. Под редакцией А.В. Гадюкина. 2018. С. 80-83.Shein S.E., Strutsev E.D., Nechaev G.P., Chichindaev A.V. Comparative Analysis of Cooling Systems Based on Cryogenic Coolants. Science. Technology. Innovation. Collection of Scientific Papers in 9 parts. Edited by A.V. Gadyukin. 2018; 80-83. (In Russ)Пустовит А.Н., Ионов А.М. Криосистема для охлаждения образцов вторично-ионного массспектрометра со статическим анализатором// Приборы и техника эксперимента. 2014. № 1. С. 133.Pustovit A.N., Ionov A.M. Cryogenic Cooling System for a Secondary Ion Mass Spectrometer with a Static Analyzer. Instruments and Experimental Techniques. 2014;1:133. (In Russ)Винокуров Е.В. Устройство центрального процессора персонального компьютера// Научные высказывания. 2022. № 1 (9). С. 20-22.Vinokurov E.V. Central Processor Device for a Personal Computer.Scientific Statements. 2022;1(9): 20-22. (In Russ)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.