روابط سريعة
قد تكون مراوح الكمبيوتر مزعجة، فهي غالبًا ما تكون صاخبة وتجمع الغبار. وفي حين تعتمد معظم أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة على المراوح، فإن الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية لا تعتمد عليها. لماذا؟ سنشرح ذلك.
تساعد المراوح على إزالة الحرارة، خاصة في أجهزة الكمبيوتر المكتبية
إن كل التيار الكهربائي المتدفق عبر موصل يولد قدرًا من الحرارة. وتتضمن أجهزة الكمبيوتر الحديثة العديد من الأجزاء التي تولد الحرارة، مثل مصدر الطاقة. ولكن وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات تنتج أكبر قدر من الحرارة في نظام الكمبيوتر. والآن، دعنا نركز على وحدة المعالجة المركزية كمثال.
حديث x86-64 تستهلك وحدات المعالجة المركزية لسطح المكتب قدرًا كبيرًا من الطاقة (عادةً ما يتراوح بين 100 و300 واط)، لذا فإنها تولد قدرًا كبيرًا من الحرارة المهدرة. ويجب إزالة هذه الحرارة من وحدة المعالجة المركزية نفسها حتى لا تتعطل الشريحة.
واحدة من أسهل الطرق لإزالة الحرارة هي استخدام تقليل الحرارة والهواء. ينقل المشتت الحراري الحرارة من وحدة المعالجة المركزية إلى زعانف معدنية بها فجوات بينها. ثم تسحب مروحة الهواء عبر فجوات الزعانف، وتنقل الحرارة من الزعانف إلى الهواء. ثم تقوم مروحة ثانية عادة بنفخ الهواء الساخن خارج علبة الكمبيوتر بينما تمتص الهواء البارد من الخارج لتكرار الدورة.
تبريد الهواء الصلب
مبرد وحدة المعالجة المركزية Cooler Master Hyper 212 Evo
55 دولارا 65 دولارا وفر 10 دولارات
مبرد هواء شائع لأجهزة الكمبيوتر المكتبية.
حتى لو كان نظامك يستخدم التبريد السائل، فستظل بحاجة إلى مروحة للمساعدة في نقل الحرارة من سائل التبريد إلى الهواء بمجرد ضخها بعيدًا عن الرقائق التي تعمل بجد.
لماذا لا تستخدم الهواتف الذكية المراوح؟
تستخدم الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية عمدًا وحدات المعالجة المركزية (عادةً في شكل SOC) التي لا تنتج قدرًا كبيرًا من الحرارة مثل وحدات المعالجة المركزية لأجهزة الكمبيوتر المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. قد تستهلك وحدة المعالجة المركزية ARM النموذجية المستخدمة في جهاز محمول حوالي 2 واط عند أقصى حمل. ونتيجة لذلك، لا تحتاج إلى مراوح للتبريد. الحرارة التي تنتجها منخفضة بما يكفي بحيث يمكن إشعاعها بشكل سلبي عبر جسم الجهاز.
نظرًا لأن وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات في الأجهزة التي يمكن حملها في الجيب تحتاج إلى العمل ببطاريات صغيرة، فإنها لا تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة مثل نظيراتها في أجهزة الكمبيوتر المكتبية. لذا، في الماضي، كانت أجهزة الكمبيوتر التي يمكن حملها في الجيب تستخدم شرائح أقل قوة حسابيًا (والتي تستهلك أيضًا طاقة كهربائية أقل) مقارنة بنظيراتها في أجهزة الكمبيوتر المكتبية.
في الآونة الأخيرة، ومع ظهور هياكل SOC مثل سلسلة M1 من Apple، بدأت وحدات المعالجة المركزية المحمولة في مضاهاة بعض أجهزة الكمبيوتر المكتبية بل وحتى التفوق عليها مع استهلاك قدر أقل من الطاقة ـ مع عدم الحاجة إلى مراوح تبريد. (ومن الجدير بالذكر أنه في حين لا يحتوي جهاز MacBook Air المزود بمعالج M1 على مروحة، فإن جهاز MacBook Pro المزود بمعالج M1 يحتوي على مروحة، مما يسمح له بتحقيق سرعات قصوى أعلى لتحسين الأداء على حساب بعض الحرارة الإضافية، والتي يحتاج إلى المروحة للتخلص منها).
لذا يبقى السؤال، ما الذي يميز العصر الجديد من وحدات المعالجة المركزية ARM المحمولة التي تجعلها تستخدم طاقة أقل وتنتج حرارة أقل من وحدات المعالجة المركزية المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة التقليدية x86-64؟
كما اتضح، فإن شرائح ARM لديها عدة مزايا لكفاءة الطاقة على تصميمات x86 القديمة. ومن بينها، يستخدمون مجموعة تعليمات مختصرةلذا فإنها تستخدم في كثير من الأحيان عددًا أقل من الترانزستورات (كل ترانزستور يستخدم طاقة إضافية). كما أنها تحتوي على وضع سكون مدمج يسمح للشريحة بعدم استهلاك أي طاقة تقريبًا عند الخمول.
على النقيض من ذلك، تتميز وحدات المعالجة المركزية x86 بتصميمات معقدة تتضمن ميزات قديمة للتوافق مع الإصدارات السابقة تعود إلى سبعينيات القرن العشرين، لذا فهي ليست مصممة من البداية لتكون فعالة قدر الإمكان وفقًا للمعايير الحديثة (على الرغم من أن Intel وAMD تحاولان بكل ما في وسعهما). كما أنها ليست مصممة للدخول في وضع السكون عندما لا تكون قيد الاستخدام بنفس الطريقة التي تستخدمها شريحة ARM، لذا فهي تستهلك الطاقة دائمًا، حتى عندما تكون في وضع الخمول.
والأمر الأكثر أهمية هو أنه عندما يتم توصيل أجهزة الكمبيوتر المكتبية بالتيار الكهربائي، فإنها تكون حرة في استخدام كميات هائلة من الكهرباء مقارنة بالأجهزة الصغيرة الحجم. وقد تكون هناك دائمًا أجهزة ضخمة تحتاج إلى تبريد هوائي من نوع ما.
إن إرث التوافق مع الإصدارات السابقة الموجود في أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام Windows يأتي بتكلفة باهظة، وتسعى Apple وبائعو Chromebook إلى المضي قدمًا في أجهزة الكمبيوتر الأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة والتي نادرًا ما تحتاج إلى الاعتماد على مراوح التبريد. إذا أصبح نظام Windows على ARM قابلاً للتطبيق، فقد نرى أداءً مماثلاً من أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام Windows. أوقات رائعة قادمة!