Управление тепловыми режимами для процессоров Intel® Xeon®

Документация

Обслуживание и производительность

000006710

29.01.2020

ПримечаниеДля демонстрации в LGA3647-разъеме ознакомьтесь с:

Щелкните или тему, чтобы узнать подробности:

Обзор управления тепловыми режимами

Что такое решение для управления тепловыми режимами?

Решение для управления тепловыми режимами для процессоров Intel® Xeon® MP, предназначенное для 4-или 8-серверной многопроцессорной обработки данных, зависит от производителя системной платы и корпуса. Все процессоры Intel Xeon MP в штучной упаковке продаются в виде комплекта, состоящего из сконфигурированных систем:

  • Решение для охлаждения
  • Используете
  • Вид
  • Источник питания

Спецификации для управления тепловыми режимами вы узнаете у производителя системы или в техническом описании процессора Intel Xeon. Устройство формирования воздушного потока (PWT) предназначено только для использования с сервером общего назначения (2U и выше), а не процессором Intel Xeon MP или процессором Intel Xeon для серверов с интерфейсом 1U для монтажа в стойку.

Можете ли вы предоставить мне некоторые основные принципы управления тепловыми функциями?

Для систем с процессорами Intel® Xeon® требуется управление тепловыми режимами. В этом документе предполагается, что вы обладаете общими знаниями и опытом в области системных операций, интеграции и управления тепловыми режимами. Интеграторы, удовлетворяющие представленным рекомендациям, могут предоставлять своим клиентам более надежные системы, а также будут видеть меньшее количество покупателей, возвращая проблемы управления тепловыми режимами. (Термин « процессоры Intel® Xeon® в штучной упаковке » относится к процессорам, упакованным для использования системными интеграторами.)

Управление тепловыми режимами в системах на базе процессоров Intel Xeon в штучной упаковке может повлиять на производительность и уровень шума системы. Процессор Intel Xeon использует функцию мониторинга температуры для защиты процессора в течение периода времени, в течение которого кристалл будет работать выше спецификации. В правильно спроектированной системе функция мониторинга температуры не должна быть активной. Эта функция предназначена для защиты в необычных обстоятельствах, например выше, чем нормальная температура воздуха в окружающей среде, или отказ компонента системы управления тепловыми функциями (например, системный вентилятор). В то время как функция мониторинга температуры активна, производительность системы может быть снижена под его нормальным уровнем пиковой производительности. Очень важно, чтобы системы поддерживали достаточную внутреннюю температуру окружающей среды, чтобы не допускать переход процессора Intel Xeon в активное состояние мониторинга температуры. Информацию о функции мониторинга температуры можно найти в техническом описании процессора Intel Xeon.

Кроме того, теплоотвод процессора Intel Xeon в штучной упаковке использует активное решение под названием Wind Wind Tunneling (PWT), которое включает в себя высококачественный вентилятор. Этот вентилятор процессора работает на постоянной скорости. Эта труба обеспечивает достаточный воздушный поток на теплоотводе процессора при условии, что температура окружающей среды в соответствии с максимальной спецификацией.

Способность процессоров работать на температурах, превышающих максимальную заданную рабочую температуру, может сократить срок службы процессора и привести к нестабильной работе. Ответственность за соблюдение температурных спецификаций процессора в конечном итоге несет системный интегратор. При создании высококачественных систем с использованием процессора Intel Xeon в штучной упаковке необходимо тщательно оценить Управление тепловыми режимами системы и проверить конструкцию системы с помощью теплового тестирования. В этом документе представлена информация о конкретных температурных требованиях к процессорам Intel Xeon в штучной упаковке. Системные интеграторы, использующие процессор Intel Xeon в штучной упаковке, должны быть знакомы с этим документом.

Что такое надлежащее управление тепловыми режимами?

Надлежащее Управление тепловыми режимами зависит от двух основных элементов: от охлаждения теплоотвода до процессора и эффективного воздушного потока в системном корпусе. Основная цель управления тепловыми режимами — поддержание процессора на максимальной рабочей температуре или выше ее.

Правильное управление тепловыми режимами достигается при переключении тепла процессора в воздух системы, который затем выводится из системы. Процессоры Intel Xeon в штучной упаковке поставляются с теплоотводом и PWT, что обеспечивает эффективную передачу тепла процессора в воздух системы. Ответственность за обеспечение адекватного воздушного потока системы несет системный интегратор.

Операции управления тепловыми режимами

Как установить теплоотвод?Необходимо безопасно подключать теплоотвод (включенный в комплект процессора Intel Xeon в штучной упаковке) к процессору. Теплопроводящий материал (применяется во время интеграции системы) обеспечивает эффективную передачу тепла от процессора к теплоотводу вентилятора.

 

Критические: Использование процессора в штучной упаковке без правильного применения прилагаемого теплопроводящего материала приведет к аннулированию гарантийного процессора в штучной упаковке и может привести к повреждениям процессора. Обязательно следуйте инструкциям по установке, изложенным в руководстве по процессорам в штучной упаковке, и описанием интеграции.

Вентилятор на обмотке процессора является высококачественным вентилятором шарикового качества, который обеспечивает хороший локальный поток воздуха. Этот поток воздуха переносит тепло от теплоотвода к воздуху внутри системы. Однако передвижение тепла на воздух системы занимает всего лишь половина задачи. Кроме того, для исчерпания воздуха требуется достаточный воздушный поток. Без стабильного потока воздуха через систему теплоотвод с вентилятором перераспределит тепло-воздух и, таким образом, не сможет надлежащим образом подбирать процессор.

Как управлять воздушным потоком системы?

Ниже перечислены факторы, которые определяют воздушный поток системы.

  • Конструкция корпуса
  • Размер корпуса
  • Расположение воздушного воздуха в корпусе работы и истощения вентиляционных отверстий
  • Емкость вентилятора блока питания и вентиляция
  • Расположение разъема процессора (ов)
  • Размещение карт расширения и кабелей

Системные интеграторы должны обеспечивать адекватный воздушный поток в системе, чтобы обеспечить эффективность работы теплоотвода. Правильное внимание потоков воздуха при выборе подсборок и систем здания важно для хорошего управления тепловыми режимами и надежной работы системы.

Интеграторы используют два основных форм-фактора системной платы — форм-фактор блока питания для серверов и рабочих станций: разновидности форм-фактора ATX и старый сервер в форм-факторе. В связи с особенностями охлаждения и напряжения Корпорация Intel рекомендует использовать системные платы и корпуса форм-фактора ATX для процессоров Intel Xeon в штучной упаковке.

Системные платы для серверов на базе форм-фактора не рекомендуются, поскольку такие модели не предназначены для эффективного управления тепловыми режимами. Однако некоторые корпусы, разработанные исключительно для системных плат форм-фактора форм-факторов, могут привести к эффективному охлаждению.

Ниже приведен список рекомендаций, которые следует использовать при интеграции системы:

  • Вентиляционные отверстия в корпусе должны быть функциональными и чрезмерно засчитаны. Интеграторам следует следить за тем, чтобы не выбирать корпус, который содержит только косметические вентиляционные отверстия. Косметические вентиляционные отверстия должны выглядеть так, как если бы они допускают воздушный поток, но в действительности не существует воздушного потока. Также следует избегать корпусов с чрезмерным вентиляционным отверстием воздуха. В этом случае очень маленький воздушный поток подается по сравнению с процессором и другими компонентами. В корпусе ATX защитная панель ввода-вывода должна присутствовать. В противном случае при открытии подсистемы ввода-вывода может потребоваться чрезмерное количество вентиляционных отверстий.
     
  • Должны быть правильно размещены вентиляционные отверстия: В системах должны быть правильно размещены работы и исчерпанные вентиляционные отверстия. Лучшие места для воздушного потока позволяют воздуху входить в корпус и напрямую передаваться на процессор. Подлежат исчерпанию вентиляционные отверстия, чтобы воздушный поток переключаться по сети, а также на различные компоненты — перед выходом из системы. Конкретное расположение вентиляционных отверстий зависит от корпуса. Для систем ATX вентиляторы должны располагаться как в нижней, так и в нижней части корпуса. Кроме того, для систем ATX требуется наличие защитных панелей ввода-вывода, что позволяет корпусу подвести воздушный поток. Отсутствие защитной панели ввода-вывода может привести к неправильному воздушному потоку или циркуляру в корпусе.
     
  • Направление воздушного потока блока питания: Важно выбрать источник питания с вентилятором, который выполнит воздушный процесс в правильном направлении. Некоторые блоки питания имеют марку, которая отмечает направление воздушного потока.
     
  • Мощность вентилятора блока питания: Блоки питания ПК содержат вентилятор. В некоторых корпусах, где процессор работает слишком сильно, переход к источнику питания с помощью более мощного вентилятора может существенно улучшить воздушный поток.
     
  • Вентиляционные блоки питания: Огромное количество воздушных потоков проходит через блок питания, что может быть значительно ограничено, если не повлечет за собой воздушный поток. Выбирайте блок питания с большими вентиляционными отверстиями. Кабельные Кабели для вентиляторов блока питания обеспечивают гораздо меньшее сопротивление воздушного потока по сравнению с отверстиями, которые открываются в корпусе на листах блока питания.
     
  • Системный вентилятор — следует ли использовать его? В некоторых корпусах может быть системный вентилятор (в дополнение к вентилятору источника питания), чтобы способствовать воздушному потоку. Как правило, системный вентилятор используется с пассивным теплоотводом. В некоторых ситуациях системный вентилятор улучшает охлаждение системы. При температурном тестировании в сочетании с вентилятором корпуса и без вентилятора будет отображена конфигурация, которая лучше подходит для определенных корпусов.
     
  • Направление воздушного потока системного вентилятора: При использовании системного вентилятора убедитесь, что он выводит воздушный поток по тому же направлению, что и весь воздушный поток системы. Например, системный вентилятор в системе ATX должен выступать в качестве истощения вентиляторов, выделять воздушный поток из системы на задний или задний вентиляционный вентиляционный корпус.
     
  • Защита от горячих участков: Система может иметь сильный воздушный поток, но при этом содержать гиперобъекты. Гиперобъекты — это области в корпусе, которые значительно тепло отличаются от остальных компонентов воздуха в корпусе. Неправильное размещение всего вентилятора, карт адаптеров, кабелей, скобок и подсистем корпуса, которые блокируют воздушный поток внутри системы, могут создавать такие области. Чтобы избежать горячих участков, Замещайте все необходимые вентиляторы по мере необходимости, перемещайте полноразмерные карты для полноразмерных карт или используйте половинные карты, перемещайтесь по маршруту и подключайте кабели и заключайте свободное пространство по сравнению с процессором.
Как проводить температурные испытания?

Различия в системных платах, источниках питания, периферийных устройствах и корпусах влияют на операционную температуру систем и процессоры, которые они используют. При выборе нового поставщика для системных плат или корпусов, а также при использовании новой продукции, рекомендуется тестировать тепловые тесты. Температурные испытания могут определить, поддерживает ли конкретную конфигурацию материнских плат блоки питания для процессоров Intel Xeon в штучной упаковке. Чтобы определить оптимальное решение для охлаждения систем на базе процессоров Intel Xeon, обратитесь к производителю системной платы за рекомендациями по конфигурации корпуса и вентилятора.

Датчик температуры и контрольный байт тепловой информации
Процессоры Intel Xeon имеют уникальные возможности управления системой. Одна из них — это возможность контролировать температуру ядра процессора в соответствии с установленным максимальным значением. Датчик температуры процессора выводит текущую температуру процессора и может быть реализован посредством шины управления системой (SMBus). Теплопроводящая прокладка (8 бит) информации может быть прочитана из датчиков температуры в любое время. Степень гранулярности теплового байта составляет 1 °C. После этого показания температурного датчика сравниваются с байтом тепловой информации.

Контрольный байт для тепловых знаков также доступен в ПЗУ информации о процессоре на шине SMBus. Это 8-битное число записывается при изготовлении процессора. Контрольный байт для тепловых знаков включает в себя предустановленное значение, соответствующее температурному датчику, при котором процессор имеет максимальную тепловую характеристику. Таким образом, если контрольный байт, показания которого проводились от датчиков температуры, превышает контрольный байт, процессор работает Хоттер, чем это допускается спецификацией.

Нагрузка каждого процессора в полностью сконфигурированной системе, считывание теплового датчика каждого процессора и сравнение его с байтом теплового процессора каждого процессора, чтобы определить, работает ли оно в температурных спецификациях, может проводить температурные испытания. По для считывания информации с шины SMBus требуется читать как датчик температуры, так и контрольный байт.

Процедура температурного тестирования
Процедура температурного тестирования описана ниже:

ПримечаниеЕсли вы тестируете систему с вентилятором с переменной скоростью, вы должны выполнить тест в максимальной температуре операционной комнаты, указанной для системы.
  1. Чтобы обеспечить максимальное энергопотребление в процессе тестирования, необходимо отключить автоматические режимы выключения питания и зеленые характеристикисистемы. Эти функции управляются либо в системной BIOS, либо драйверами операционной системы.
     
  2. Настройте метод записи температуры комнаты с помощью точного термометра или комбинации измерительного прибора и теплового индикатора.
     
  3. Включите рабочую станцию или сервер. Если система была правильно собрана, а процессор правильно установлен и установлен, система загружается в требуемую операционную систему (ОС).
     
  4. Вызовите приложение с температурным тестированием.
     
  5. Разрешить запуск программы в течение 40 минут. Благодаря этому вся система поддается теплому и стабилизации. Запишите показания температурных датчиков для каждого процессора каждые 5 минут в течение следующих 20 минут. Запишите температуру в комнате в конце 1-х-х-часового периода.
Выполнив запись о температуре комнаты, выключите систему. Снимите крышку корпуса. Разрешать охлаждение системы не менее чем за 15 минут.
 

Используя самый высокий из четырех измерений, полученных от датчиков температуры, выполните процедуру, описанную в следующем разделе, чтобы проверить систему управления тепловыми режимами.

Расчет для подтверждения решения для управления тепловыми режимами системы
В этом разделе объясняется, как определить, может ли система работать в максимальной рабочей температуре, сохранив при этом процессор в максимальном диапазоне эксплуатации. В результате этого процесса показывается, нужно ли улучшить воздушный поток, а также необходимо изменить максимальную рабочую температуру системы, чтобы создать более надежную систему.

Первый шаг — выбрать максимальную температуру операционной комнаты для системы. Общая ценность для систем, в которых воздушный кондиционер недоступен, составляет 40 °C. Эта температура превышает максимальную рекомендуемую внешнюю температуру для платформ на базе процессоров Intel Xeon, но может использоваться в случае, если используемый корпус не превышает частоту входного температуры вентилятора 45 °C. Типичная стоимость систем, в которых используется воздушный кондиционер, составляет 35 ° по Цельсию. Выберите оптимальное значение для вашего покупателя. Запишите это значение в строке A.

Запишите температуру в помещении, записанную после тестирования на строке B, расположенной на следующем рисунке. Вычтите строку B из строки A и напишите результат в строке C. Эта разница компенсирует тот факт, что тестирование, как правило, было проведено в комнате, которая является более подходящей, чем максимальная рабочая температура системы.

A. _________ (максимальная рабочая температура, обычно 35 ° C или 40 ° C)

B. — _______ное место в температуре ° Цельсия после окончания тестирования

C. _________

Запишите максимальную температуру из измерительного прибора в строке D (см. выше). Скопируйте номер из строки C в строку E, расположенную выше. Добавьте строку D и линейку E и запишите сумму в строке F. Это число представляет собой самый высокий уровень температурного датчика для ядра процессора при использовании системы в указанной максимальной температуре, работающей под управлением аналогичного температурного применения. Значение должно быть меньше, чем значение байта тепловой ссылки. Запишите контрольный байт тепловой информации в строке G.

Г. _________ Максимальное чтение с температурного датчика

От _______ до макс. корректировка рабочей температуры в строке C сверху

_________., Макс. температурные датчики считываются в худшем случае в окружающей комнате

Ж. чтение битовых ссылок _________ тепла

Процессоры не должны выполняться на температурах выше максимально возможного из-за превышения максимальной заданной рабочей температуры или отказа. Процессоры в штучной упаковке останутся в температурных спецификациях, если показания температурных датчиков меньше, чем контрольный байт температуры в любое время.

Если Line F показывает, что ядро процессора превысило максимальную температуру, то требуется действие. Воздушный поток системы должен быть значительно улучшен, или необходимо уменьшить максимальную температуру системы в режиме рабочей комнаты.

Если число в строке F меньше или равно значению контрольного байта, система сохранит процессор в штучной упаковке в соответствии со спецификациями в соответствии с соблюдением температурных условий, даже если система работает во всех условиях максимальной нагрузки.

Подведем итоги:
Если значение в строке F превышает значение контрольного байта, существует два варианта:

  1. Улучшите воздушный поток системы, чтобы снизить температуру процессора в вентиляторе (следуя рекомендациям, принятым ранее). Затем снова проверьте систему.
     
  2. Выберите меньшую максимальную температуру в операционной комнате для системы. Помните о том, что покупатель и стандартная среда системы.
После реализации любого варианта вы должны выполнить пересчет теплового расчета, чтобы проверить решение.

 

Советы по тестированию
Используйте следующие подсказки, чтобы сократить необходимость в излишнем температурном тестировании:

  1. При тестировании системы, поддерживающей более одной скорости процессора, протестируйте процессор (ы), который обеспечивает наибольшую производительность. Процессоры, которые выделяют наибольшую производительность, будут генерировать наибольшее тепло. Тестирование самого процессора, поддерживаемого системной платой, позволяет исключить дополнительное тестирование с процессорами, которые создают меньше тепла благодаря системной плате и конфигурации корпуса.

    Рассеяние мощности зависит от скорости процессора и степпинга полупроводниковых процессоров. Чтобы убедиться в выборе подходящего процессора для температурного тестирования системы, обратитесь к таблице 1, чтобы получить список рассеивание мощности для процессоров Intel Xeon в штучной упаковке. Процессоры Intel Xeon в штучной упаковке отмечены 5-разрядным номером спецификации, как правило, начиная с буквы S.
     
  2. Необходимость извлечения температурного режима с новой системной платой не требуется, если выполняются все следующие условия:
    • Новая системная плата используется с предварительно протестированным корпусом, который работает с аналогичной системной платой
    • Предыдущий тест показал конфигурацию для обеспечения адекватного воздушного потока
    • Процессор находится в одном месте на обеих системных платах
    • На новой системной плате будет использоваться процессор с таким же или более низким рассеиванием мощности.
  3. В течение жизненного цикла большинство систем обновляется (дополнительная оперативная память, платы адаптера, диски и т. д.). Интеграторы должны тестировать системы с помощью некоторых карт расширения, чтобы имитировать систему, которая была обновлена. Решение для управления тепловыми режимами, которое отлично работает в системах с высокой интенсивностью загрузки, не нуждается в повторной проверке на наличие тонких загруженных конфигураций.

Спецификации управления тепловыми режимами

Что такое тепловые спецификации процессоров Intel® Xeon®?

Техническое описание процессоров Intel Xeon (см. также в таблице 1) приводится список рассеивание мощности процессоров Intel Xeon при различных эксплуатационных частотах. Процессоры Intel Xeon обеспечивают максимальную производительность по сравнению с более низкой частотой. При создании систем с большим количеством операционных частот для тестирования следует использовать процессоры с наивысшей тактовой частотой, поскольку это повлияет на наибольшую производительность. Системные интеграторы могут проводить тепловые тесты, используя термопары для определения температуры интегрированного теплоотвода процессора (подробная информация представлена в техническом описании процессора Intel Xeon).

ПримечаниеПоскольку устройство формирования воздушного потока можно настроить в режиме чистильщика или в режиме «давление», необходимо получить температуру во входном отверстии со встроенной системы PWT, которая может быть не на той же стороне, что и вентилятор.

Простая оценка температуры воздуха, поступающего в теплоотвод с вентилятором, может обеспечить уверенность в управлении тепловыми режимами системы. Для процессоров Intel Xeon в штучной упаковке точка тестирования находится в центре концентратора вентилятора, примерно в 0,3 дюйма перед вентилятором. Благодаря оценке тестовых данных можно определить, достаточно ли в системе управления тепловыми режимами для процессора в штучной упаковке. Системы должны иметь максимальную температуру 45 °C в максимальных ожидаемых внешних условиях окружающей среды (обычно это 35 °C).

Таблица 1: спецификации температуры процессоров Intel Xeon в штучной упаковке 1, 3

Тактовая частота ядра процессора (ГГц)Максимальная температура корпуса (°C)Максимальная рекомендуемая температура на входном отверстии вентилятора (°C)Мощность процессора для теплового дизайна (Вт)
1.40694556.0
1.50704559.2
1.70734565.8
1,802694555.8
2784577.2
22704558
2,202 (степпинг B0)724561
2,202 (шаг C1)754561
2,402 (степпинг B0)714565
2,402 (шаг C1)744565
2,402, 4(M0 степпинг)724577
2,602744571
2,662 (шаг C1)744571
2,662 (M0 степпинг)724577
2,802 (шаг C1)754574
2,802, 4 (M0 степпинг)724577
32734585
3,062 (шаг C1)734585
3,062 (Mo шаг)704587
3,22, 4 (M0 степпинг)714592
 
Рекомендации
  1. Эти спецификации представлены в техническом описании процессора Intel Xeon.
  2. Этот процессор — это процессор с 0,13-микронным технологическим процессом.
  3. Процессоры с частотой 400 МГц и частотой системной шины 533 МГц имеют одинаковую тепловую характеристику.
  4. Эти процессоры включают в себя кэш-память iL3 с тактовой частотой 1 МБ и 2 МБ (только для процессоров 3,2 ГГц).
В чем задаются Рекомендуемые корпусы?

Системные интеграторы должны использовать корпус ATX, разработанный специально для поддержки процессора Intel Xeon в штучной упаковке. Для получения дополнительной информации о корпусах, поддерживающих процессоры Intel Xeon в штучной упаковке, ознакомьтесь с описанием интеграции. Корпус, специально разработанный для поддержки процессора Intel Xeon, обеспечит поддержку механической и электрической поддержки процессора в дополнение к повышению производительности системы охлаждения. Корпорация Intel протестировала корпусы для использования с процессорами Intel Xeon в штучной упаковке с включенными платами сторонних производителей. Корпусы, прошедшие это тестирование системы охлаждения, предоставляют системным интеграторам начальную позицию для определения того, какой корпус следует оценить.