Werking Thermal Control circuit van Pentium 4 onderzocht

Bij X-Bit Labs is een artikel verschenen waarin de invloed van de Pentium 4 core temperatuur op de performance wordt onderzocht. Om de Pentium 4 te beschermen tegen beschadigingen veroorzaakt door een te hoge temperatuur heeft Intel een circuit in de processor gebouwd die de effectieve kloksnelheid van de processor verlaagt. De klokgenerator zal niet op een langzamere frequentie gaan draaien, maar het circuit in de processor zorgt ervoor dat er geen werk verricht wordt op sommige klokpulsen. Het resultaat is dat de processor, afhankelijk van het model, maximaal 50 tot 70 procent langzamer wordt.

Het Thermal Control circuit voorkomt schade aan de processor die moet werken in een te warme omgeving, maar voor extreme gevallen, bijvoorbeeld een falende koeler, is er een tweede circuit aanwezig. Als de temperatuur boven de 135 graden Celsius komt wordt de processor onmiddellijk uitgeschakeld. In tegenstelling tot het Thermal Control circuit werkt dit circuit altijd en onafhankelijk van het moederbord.

De mannen van X-Bit Labs testen met behulp van een Pentium 4 3.06GHz processor de gevolgen van het circuit op de performance. Het blijkt dat, zodra de temperatuur boven de 72 graden Celsius komt, de performance van de processor bij een verdere stijging van de temperatuur geleidelijk afneemt tot iets minder dan 40 procent van de oorspronkelijke waarde. Voorbij dit punt zorgde een verdere verhoging van de temperatuur niet voor een nog lagere performance. Het mag in ieder geval duidelijk zijn dat, als je geen belabberde performance wilt, je geen belabberde koeling op de Pentium 4 moet zetten:

Our tests also revealed why Pentium 4 processors sometimes work slower than expected. Even when the CPU is not overclocked, it still can suffer from overheating because of an ineffective cooler, small system case without system fans and/or too many "hot" expansion cards, or simply because of high air temperature in the room. Whatever the overheating cause is, Thermal Control Circuit will set the performance-to-temperature ratio. And our tests showed that even a little core temperature increase from 72 to 75oC might result in a 10% performance drop by Pentium 4 3.06GHz.

If so, the CPU cooling problem takes quite another turn. Nothing now can prevent CPU cooler makers from claiming that their cooling solutions would make your PC work not only noiselessly and stably, but also really fast. Well, it makes sense, you know...

Reacties (41)

[Luxx]

Toch vind ik het wel een mooi systeem, je kan als je je processor een beetje normaal gebruikt (dus niet extreem overklokt) nooit je processor beschadigen. Tuurlijk lever je wel in op je preformance, jammer maar veel anders kan het niet. Als je een kritische service draait, dan blijft je systeem tenminste wel lopen, das voor veel bedrijven toch wel een belangrijk voordeel van de P4. Voor een particulier is het natuurlijk ook jammer als je processor stuk gaat, maar dat gebreurt bij normaal gebruik toch niet en voor een die-hard overclokker geldt gewoon "eigen schuld ....", de uitzondering waar het bij een particulier dan toch gebeurt is jammer, maar dan koop je een nieuwe en werkt het weer.

Voor zover ik weet heeft de XP niet zoiets, behalve natuurlijk de eventuele temeratuur controle via het moederbord. Weet iemand of dat de k8 core wel zoiets heeft?

Een voordeel van zo'n intern systeem is dat het sneller loopt dan via het mobo, ook kan het minder snel onterecht je computer uitschakelen. Het totaal uitschakelijk bij 135 graden lijkt me voor niemand een probleem, bij 135 graden heb je echt iets heel erg fout gedaan of stuk gemaakt, en is het gewoon noodzaak dat de processor snel afkoelt.
Het langzaam terugklokken is voor de echte tweaker wel een klein nadeel; je verliest namelijk zelf de controle over je systeem. Je moet het er maar mee doen. Nu is 70 graden natuurlijk heel redelijk, de meeste tweakers zorgen er wel voor dat hun systeem toch wel koeler blijft dan dat, maar toch.

[Fairy]

Niet helemaal, want ik kan me nog herinneren dat de northwood een probleem heeft waardoor hij kan doorbranden bij een hele lichte overclock, ook al word de cpu goed gekoeld...

[Beaves]

Je doelt op Sudden Northwood Death Syndrome neem ik aan.

Dat "probleem" (want alleen overgeklokte CPU's kunnen er aan dood gaan), komt niet door het overklokken, maar door een te hoog voltage waardoor de schakelingen kapot kunnen gaan. De Northwood is immers op 0,13 micron gebakken waardoor dat makkelijker kan gebeuren.

Dus als je ervoor zorgt dat hje het voltage niet te ver verhoogd loopt je Northwood geen kans op een vroetijdig einde.

Maar al met al is Intel verder op het moment met de protectie van de CPU dan AMD dat is en dat zal zo blijven totdat de Hammer uit is. Die zal immers ook een heatspreader hebben die niet alleen de warmte verspreid maar ook de core bijna onvernietigbaar maakt. Daarnaast zal de Hammer net zoals de laatste Intel's (P3 tot nu) een onafhankelijke thermal protectie hebben en dus niet meer van het moederbord afhankelijk zijn.

[Dupje]

quote: Voor zover ik weet heeft de XP niet zoiets, behalve natuurlijk de eventuele temeratuur controle via het moederbord. Weet iemand of dat de k8 core wel zoiets heeft?

De AMD processors hebben deze functie vanaf de Barton core. (dus vanaf de 2500+ -3000+)

Ik ben echt wel voorstander van dit systeem, kan me trouwens moeilijk inbeelden dat er iemand tegen zou zijn

[Verwijderd]

ben ik nou kippig of kloppen die assen niet... 115 fps bij 115 graden Celcius?

[Raafz0r]

Tja, ik snap ook niet hoe ze deze grafiek bedoelen. Ik heb in ieder geval nog nooit een grafiek gezien waarin op de y-as 2 (afhankelijke) variabelen worden uitgezet *en* op de x-as geen één.

//even artikel bekeken: AH, ze geven impliciet op de x-as de tijd weer (terwijl ze de omgevingstemperatuur laten oplopen), alleen brengen ze het een beetje op een heel erg loze manier, waarbij ik niet snap waarom ze het belangrijk vinden om de omgevingstemperatuur te vermelden, aangezien dit onderzoekje daar niet over gaat.

[typhon]

Ik mis alleen nog een waarschuwing als het dan ook zo ver is. Ik denk dat een n00b het niet in de gaten heeft dat de proc oververhit is of hoe dat komt dat het systeem trager is.

Een soort (duidelijke) foutmelding of waarschuwing bij de volgende boot zou wel handig zijn. Want de meeste gebruikers zullen die verlies in sneheid niet zo snel merken. Want er wordt pas echt alarm geslagen door het mobo als de temp een tijdje constant bven de 75 graden ligt, terwijl hier de grens al rond de 72 graden intern ligt.

[Verwijderd]

rook uit je computer waarschuwing genoeg?

[Luckeh]

rookpluimpjes in de vorm van morse code

[Mega-Druif]

Ik mis alleen nog een waarschuwing als het dan ook zo ver is. Ik denk dat een n00b het niet in de gaten heeft dat de proc oververhit is of hoe dat komt dat het systeem trager is.

Bij de huidige systemen krijg je ook een waarschuwing!

Als je direct na het uitgaan van je pc weer reboot, geeft de pc een waarschuwing tijdens/na de POST:
'System overheated'

[Sebastiaan]

leuk bedacht, maar waarschijnlijk zeer lastig te implementeren.
De thermal control zit in de processor ingebouwd en het is waarschijnlijk lastig om de processor dan door te laten geven dat er iets fout gaat.
Zelfs als zoiets nog gemaakt zal het waarschijnlijk ook nog door het moederbord ondersteunt moeten worden, iets waar intel duidelijk omheen wil werken zodat het onafhankelijk werkt. Dingen op het scherm zetten vereist een communicatie met andere onderdelen.

[edit] zie dat mega-druif nu net heeft gepost dat het wordt geplaatst tijdens de POST, maar wordt dit door de processor gedaan of door de sensor van het moederbord? sommige moederborden hebben al een temperatuurwaarschuwing ingebouwd met een eigen sensor.

[CARman]

Ik mag aannemen dat je die toegestane temp wel op je MoBo handmatig in kunt stellen ?

Ik heb een XP in mijn systeem zitten, maar heb gewoon zelf de temp waarbij een piepje af gaat omlaag gezet van 70 naar 60 graden. En in de regel kun je hem zelfs zo instellen, dat ie uit gaat als die temp overschreden wordt.

Verder zijn er genoeg applicaties die de temp weergeven, en uitstekend te customizen zijn, als er wat mis gaat. Ik gebruik MBM5, die kan ook nog es een shutdown geven, als er iets niet OK is met de temperatuur.

[Glashelder]

Is die P4 bij 135 graden niet allang dood?

[tikimotel]

CPU temp begint bij +/- 70C, zwarte lijn is frames per second in UT2003.
En inderdaad als je CPU 135C wordt dan is je silicon gesmolten, want intern in je CPU echt bij de core dan is het helemaal heet.

[burne]

Silicium smelt bij 1414 graden celsius.

Lang voor die tijd gaat je CPU stuk door andere oorzaken, maar gedurende korte tijd 175 graden celsius hoeft niet fataal te zijn.

[Verwijderd]

CPU's (om preciezer te zijn: de schakelingen zelf) worden niet gemaakt van zuiver silicium - de smeltemperatuur zal afhankelijk zijn van de overige stoffen (goud, zilver, molybdeen, kwik, lithium etc)....

Electrische eigenschappen van de schakelingen veranderen ook onder invloed van de temperatuur. In de zeer krititsche omgeving van een CPU (hoge temperatuur, hoge frequenties, klein oppervlak/materiaaldikte etc) zullen deze schakelingen daar extra gevoelig voor zijn (timingsproblemen, materiaalzwakte etc)...

Ze hebben het niet over de temperatuur om een klomp silicium te smelten

[Barend]

Nee dus

Sinds de P2 is het zo dat Intel processors zichzelf simpelweg uitzetten als ze te heet worden. Het spreekt voor zich dat ze dat doen op een moment dat de processor nog te redden is.

Zand moet nog wat warmer worden dan 135 graden voor het glas wordt .

[Verwijderd]

Lol, doorzichtige proc
Brilmod!

[Gody]

Yep inderdaad, de pentiums zijn zeer goed beschermd tegen oververhitting. Ik heb een leuk filmpje van zo'n test.... Wel humor hoe die amd's 'in rook opgaan'. P4 draiit zonder koeler gewoon Quake3...

Wie m wil moet zich maar ff via msn of icq. Filmpje is DivX en iets minder dan 10 mb. Sorry heb geen pubje ervoor.

[Verwijderd]

http://www17.tomshardware.com/cpu/20010917/heatvideo-05.html

Zo hier een linkje naar ome tom........

veel plezier ermee

[RetepV]

Moderne Athlon moederboards hebben een uitschakel optie die de power uitgooit als de interne temperatuurdiode van de Athlon XP een te hoge temperatuur aangeeft (90 graden).

Deze test is gedaan toen zo'n uitschakelcircuit nog geen gemeengoed was. Maar tegenwoordig certificeert AMD de moederborden en één van de voorwaarden voor het gecertificeerd worden is dat er een werkend uitschakelsysteem op het moederbord zit. Dus in theorie brand je Athlon XP ook niet meer door.

[Olaf van der Spek]

Volgens mij had die AMD CPU in die test dat ook, maar werkte het niet omdat de sensor niet snel genoeg reageerde op de zeer snel oplopende temp.

[RetepV]

Ja, maar dat board was ook niet AMD gecertificeerd, want toen certificeerde AMD nog niet . Dat filmpje is al zeker een jaar oud, en dat betekent 2 generaties chipsets. Flink oud dus.

Niet dat ik ooit een test heb gezien waarin het echt werkte...

[Verwijderd]

Ik wel, een Athlon XP 2400 met verkeerd om gemonteerde koeler. Computer schakelde zichzelf na een paar seconden uit, core temp 90C. Draait als een zonnetje nu.

[Heuving]

De temperatuur van een processor is natuurlijk onwijs belangrijk, ik vraag me ook af wanneer de eerste helium coolers komen. Als de temperatuur onderdrukt kan worden is the sky the limit. Maarja nu doen we het nog met de oude 'troep' (of een Geforce Hawaii cooler). 70 graden is voor een processor echt niet goed. met deze temperatuur slijt de processor super snel, en met 135 graden kan je hem toch echt weggooien. De oude techniek moet toch eens echt worden vervangen door de Galium Arsenide troep.

[Verwijderd]

euhhhhhhh......Ik denk dat de ''problemen" voorlopig alleen maar erger worden!Dus de enige oplossing:

goed koelen met een geschikt koelsysteem

[RetepV]

Als jij een goed werkend, stil en weinig ruimte innemend koelsysteem kunt ontwerpen kun je binnen 3 jaar miljonair zijn...

[RocketKoen]

en hoeveel scheelt de core temp van de temp die de sensor meestal aangeeft?
is wel leuk om erbij te zeggen (verschilt wel iets per mobo, maar toch)

[Barend]

Hangt ervan af of je meetprogramma een losse sensor gebruikt, of de sensor die in de P4 core zit meegebakken uitleest. Ik heb het artikel niet gelezen, maar ik ga ervan uit dat ze de interne sensor van de P4 gebruiken.

[Rapier]

Ben ik nou gek, de P4 heeft toch al sinds zijn intro een Clock Throttle systeem. Dat wel de echte kloksnelheid terug zet, netzoals de p3-m dat konden ( alleen die in 2 stappen, en de p4 traploos )

Ik kan me een test herrineren waar ze gewoon de koeler van een cpu aftrokken en keken wat er zou gebeuren.

Athlon=>Toast after 2 sec, temp 350+ graden c.
p4=> stil working at 4.6Mhz.

zoiets.


kortom, dit nieuwe systeem is kompleet waardeloos.
tenzij ik er ergens naast zit natuurlijk

[Verwijderd]

4.6MHz ??? WTF kunnen we daar nog mee doen?
Beweeg je muis en je proc draaid op full load.
En please zet de klok uit je tray af want... Achja, dat was moeilijk want daar moest je je muis voor gebruiken...

de zal blij zijn!!!



BTW, bedoelden ze niet in het artikel de de Clock Throttle via mobo gaat en dit nieuwe systeem rechtstreek in de chip zit gebakken?
Dus accurater...
Is dit voldoende nuttig?

[Wolfboy]

Uhm wie zegt er dan dat het nieuw is?

[Solosmots]

In tegenstelling tot het Tharmal Control circuit werkt dit circuit altijd en onafhankelijk van het moederbord...

tharmal ?

Maar dit is een goede zaak, kheb ook wel een koeler gehad die uitviel, op zo een moment ben je dan erg blij met dit soort functies

[monterey]

of je hiermee echt blij moet zijn weet ik niet een amd heeft dit niet maar de meeste planken hebben wel een beveiliging als de temp te hoog word dat hij ook je cpu omlaag klokt wel moet je het aan zetten in de bios.

std staat dit nl niet aan ook de temp waarbij dit gebeurd kan je zelf instellen en om het compleet te maken mbm installen en de alarms zo instellen dat je een bericht krijgt als het fout gaat.

en shutdown now installeren als een noodstop wanneer je gehele koeling het laat afweten.