Технологии компьютерного охлаждения
Все любят быстрые процессоры. Все любят быструю память с большой емкостью. И, конечно, чем меньше, тем лучше. Технологии, связанные с процессорными блоками и памятью, уже много лет развиваются с ошеломляющей скоростью. Но на каждое увеличение скорости процессора и на каждое уменьшение объема памяти обычно приходят другие технологии, которые, кажется, всегда догоняют. То есть они постоянно доводятся до предела другими технологическими инновациями. Фактически, эти «другие» технологии часто являются ограничивающим фактором проектирования компьютерных систем.
Одна из таких «других» технологий используется для охлаждения компьютеров. Вы можете не задумываться об этом на своем домашнем компьютере, но для многих крупных сетей это серьезная проблема. Для компаний с помещениями, заполненными серверами, или для сетей, где конечные пользователи находятся в чувствительных средах, тепло, выделяемое компьютерным оборудованием, может быть значительным. Решения о том, какую марку компьютерного оборудования купить, часто зависит от того, сколько тепла выделяет оборудование.
Связанный с этим вопрос заключается в том, сколько энергии потребляет компьютерное оборудование. Я думаю, довольно очевидно, что чем больше тепла вырабатывается частью оборудования, тем больше электроэнергии тратится впустую. Для многих сетей, где не требуется первоклассная производительность, снижение количества вырабатываемого тепла и, следовательно, количества потраченной впустую электроэнергии может привести к значительной экономии денежных средств.
Независимо от денежных сбережений, многие люди обеспокоены использованием энергии. Поскольку глобальное потепление является горячей темой во многих частях мира, некоторые компании предпочитают ограничивать потребление энергии, когда это возможно.
Как уменьшить потери электроэнергии?
Если сетевой администратор хочет уменьшить количество электроэнергии, теряемой при выработке тепла, для этого есть несколько способов. Первое, что обычно делают, — ограничивают количество оборудования в сети. Это часто включает в себя такие меры, как изъятие дополнительных мониторов пользователей. Осторожно: это не принесет вам друзей.
Один из способов, которым вы можете приобрести несколько друзей, — это заменить мониторы ваших пользователей жидкокристаллическими моделями с низким энергопотреблением. ЖК-мониторы потребляют значительно меньше энергии, чем стандартные ЭЛТ-мониторы. Еще один метод, который может помочь вам завоевать друзей, — обновить часть сетевого оборудования. Это новое оборудование само по себе может или не может уменьшить потери электроэнергии. Если это не так, вы должны стать немного умнее. Например, вы можете подумать о более крупном и быстром оборудовании, которое менее эффективно, чем то, которое у вас уже есть, но может позволить вам заменить две старые машины одной новой машиной.
Вам также доступны многочисленные детали с низким напряжением, в том числе процессоры. И Intel, и AMD имеют низковольтные процессоры в своей линейке.
Склад серверов
Вы также должны рассмотреть всю сеть; не только компьютерное оборудование. Что я имею в виду? Что ж, в данном случае я говорю о помещениях, в которых размещается значительное количество компьютерного оборудования. Например, рассмотрим большую сеть со складом, который содержит, скажем, 1000 серверов. В этом случае, чтобы поддерживать серверы в рекомендуемом диапазоне рабочих температур, необходимо использовать методы охлаждения.
Почти на всех таких складах используются обширные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Я не буду вдаваться в подробности здесь, но есть много способов снизить как потребление электроэнергии, так и денежные затраты на эти системы HVAC. Если вы считаете, что вашей сети может потребоваться система HVAC, обязательно наймите квалифицированного профессионального инженера, который поможет вам в этом.
Одним из очевидных способов снижения потребления электроэнергии системой HVAC является проектирование сети таким образом, чтобы этот склад физически располагался в умеренном климате. Это делается для того, чтобы температура окружающей среды за пределами склада нечасто поднималась выше (или ниже) недопустимых уровней, что потребует от системы ОВКВ дополнительного потребления электроэнергии. Хотя этот метод действителен и часто используется, более распространенным методом является выбор места, где стоимость электроэнергии минимальна. В этом случае вы можете использовать больше электроэнергии, но это будет стоить меньше.
Другой метод, обычно используемый средними и крупными сетями, заключается в использовании камеры под фальшполом. Эта камера может быть заполнена холодным воздухом, который может снизить температуру во всей комнате. Пленум также можно использовать для прокладки кабелей.
Высокая производительность
Требования некоторых сетей диктуют, что производительность важнее всего и любых затрат. Конечно, даже эти сети должны заниматься выработкой тепла. Это связано с тем, что высокопроизводительное оборудование должно работать в очень узком диапазоне рабочих температур. Это достигается с помощью некоторых действительно инновационных технологий.
Термоэлектрическое охлаждение
Моя любимая технология охлаждения называется термоэлектрическим охлаждением. Эта технология основана на противоположном эффекту Зеебека, часто называемом эффектом Пельтье. В основном, когда на термопару подается напряжение, наблюдается разница температур. Когда несколько (возможно, несколько сотен) таких устройств соединены вместе, можно снизить температуру на несколько градусов ниже температуры окружающей среды в помещении. В этом главное преимущество перед простым активным радиатором и даже системой водяного охлаждения.
Рисунок 1: Схема термоэлектрического охлаждающего устройства. Предоставлено http://www.tellurex.com
Водяное охлаждение
Системы водяного охлаждения, подобные показанной на рис. 1, наиболее популярны среди любителей разгона. Но, даже если вы не разгоняетесь, это все равно реальный способ охладить ваш процессор. Во многих случаях преимущество использования системы водяного охлаждения заключается не в том, что она охлаждает лучше или эффективнее, а в том, что она выполняет сравнимую работу, производя гораздо меньше шума. Интересный пример этого можно увидеть здесь, где к Xbox 360 была применена система водяного охлаждения.
Рисунок 2: Система водяного охлаждения для настольного компьютера. Предоставлено www.water-cooling.com
Экстремальный холод
Другой, более экстремальный метод охлаждения компьютера — охлаждение с фазовым переходом. Этот метод включает в себя сжатие газа, чтобы он стал жидкостью, затем жидкость перекачивается в процессоры (обычно радиатор или что-то еще, что вы хотите охладить), где жидкость испаряется обратно в газ. Затем этот газ собирается для повторного сжатия. Этот процесс может легко позволить вам охладить устройство до -100 градусов по Цельсию (-148 по Фаренгейту).
Мягкое охлаждение
Еще один способ уменьшить избыточное тепловыделение, а также снизить энергопотребление в сети — использовать мягкое охлаждение. Мягкое охлаждение, как следует из названия, использует программное обеспечение для доступа к функциям энергосбережения процессора. Сетевой администратор может установить такое программное обеспечение на серверы компании и на рабочие столы конечных пользователей. Подобно удалению дополнительных мониторов пользователей, это, вероятно, не принесет вам друзей, хотя с достаточно легким программным обеспечением большинство пользователей, вероятно, этого не заметят.
Я надеюсь, что дал вам обзор некоторых различных технологий охлаждения компьютеров и познакомил вас с некоторыми проблемами, возникающими при попытке ограничить потребление энергии вашей сетью. Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите, чтобы я написал более подробную статью по любой из упомянутых здесь тем, отправьте мне электронное письмо по указанному выше адресу.