你的显卡“安全”吗

硬件周刊

  如今的显卡,在性能成倍增长的同时,功耗也有了不可思议的提高。想当初素面朝天的显示芯片都不需要其他设备来辅助散热,而如今的显卡已经被夸张、绚丽的散热装置包围,成为主机内除CPU外的另外一个发热大户。

  显卡目前散热方式和CPU一样,主要是采用“散热片+风扇”的形式。如果风扇停转,CPU会出现什么情况大家想必都很清楚,而显卡呢?我们先来看一个试验。

  一、试验目的

  这个试验的目的非常明确,笔者通过模拟用户在使用中,万一遇到风扇故障或者散热片脱落等意外状况时,显卡仍然继续运行后的表现。还记得著名硬件网站曾经做过的那个CPU烧机的测试么?将运行中的处理器的风扇和散热片拿掉,观察它们在发生意外的时候如何采取自我保护。笔者设计的试验也和他们的做法类似,就是将显卡的散热片和风扇卸下,安装在机箱中(房间温度为28℃左右)。然后开机运行3DMark03(分辨率为1280×1024),测试散热有问题的显卡会出现什么情况。测试平台:

图1 参加测试的3块显卡

  处理器 Intel 奔腾4 2.8C GHz

  主 板 冠 盟PT800

  内 存 金士顿512MB/DDR266

  硬 盘 迈拓80GB 7200转/ATA133

  电 源 HOPELY ATX-300S

  二、显卡的表现

  参加试验的3块显卡分别是NVIDIA FX5700LE、ATi Radeon9550(以下简称R9550)和S3 S8CE。这3块显卡是目前的主流产品(500~700元价位)的代表。

  它们测试的状态都是一样的,任何散热片、热导管以及风扇都被取下,显示核心都是直接裸露在空气中。它们的实际运行频率也都非常接近:R9550和FX5700LE的核心/显存频率都是250/400MHz,而S8CE是250/500MHz。测试过程中,随时会有电子温度计来监测核心表面的温度,将数据记录、整理。

  第一个测试的是ATi R9550,它在进入系统时的温度还算正常,随后开始运行3DMark03进行测试。运行4小时,居然还能正常工作,没有死机。要知道显卡芯片上面完全没有任何的辅助散热设备,能够坚持4小时运行大规模3D游戏场景实属不易。但是,这个时候的芯片表面温度已经达到了95℃的高温。

图2 运行中的R9550,芯片裸露在外

  再过4小时之后,R9550终于挺不住了,显示器黑屏、系统死机,总共烧机时间是8小时23分钟。

  第二个进行测试的是S3 S8CE, 完成驱动安装后稳定进入操作系统,开始测试。运行4小时以后还是保持原来状态,温度在71℃,能耗控制得还算不错。继续测试4小时,S8 CE依旧还在继续工作,直到笔者强行结束测试,它已经稳定运行18个小时!核心的最高温度不超过74℃。

  最后一个测试的是NVIDIA FX5700 LE,该显卡配备了高级的热导管的散热设备,实在是非常奢侈。那么,它“轻装上阵”后的表现如何呢?电子温度计显示的是83.2℃。你先别急着下结论,这还是没有运行测试程序时的状况。

  看看运行3DMark03半小时后的情况,系统黑屏,机箱传出了焦糊味,赶紧关机取下显卡,结果发现它已经“光荣牺牲”了。显示芯片已经被高温烧坏,颜色也发生了改变。

  三、显卡风扇的种类

  虽然我们的试验有些极端,但显卡的散热问题的确不容忽视,遇到散热装置脱落或者运转不畅的情况,GPU/VPU在高温下是异常脆弱的,即便没有出现我们试验中烧毁显卡的结果,核心芯片内部的频繁电子迁移也会造成不可逆的损害。

  目前市场上最常见的显卡散热风扇是普通风扇和滚珠风扇两种。前者采用油封轴承,利用润滑油的作用减少扇叶轴心与内部合铜之间的摩擦,它的优点是制作成本低,价格低廉,但是其缺点也非常致命:风力较小、寿命偏短。随着时间的加长,合铜内润滑油减少,扇叶轴心与合铜摩擦逐渐增大,风扇转速减慢,噪音增加,尤其是在灰尘污染严重的地方,很容易堆积污垢影响风扇的转速和风量,最后造成显卡因过热而死机,严重的甚至烧毁芯片。

图3 测试R9550运行时芯片的温度

  滚珠风扇在风扇轴心上有了质的改进,以多颗小钢珠取代原来单纯的润滑油作为风扇内部与扇叶轴心配合的中介,滚珠与润滑油被密封在内取外圈之间,避免了润滑油会很快挥发的弊病,解决了时间长了以后引起声音变大,转速变慢的问题。它的特点是风力大、寿命长、噪音小,即便长久运行,也能够维持初期的状态。但是,由于价格比较高,只有中、高端的产品才会考虑采用它。

图4 对运行中的S3 S8CE进行温度测试

图5 测试FX5700LE在开机时的温度

  市场上还有一种磁悬浮风扇的产品,它利用电磁力让风扇将转子与定子之间保持一定间隔,减少摩擦,能够减少机械磨损和震动,所以采用磁悬浮技术的风扇噪声小、震动小、寿命长,并且得到不少厂商和用户的青睐。但是磁悬浮风扇也不是完美的,也会因为风扇安插的位置不同,影响运转情况。尤其是在直立式机箱中,显卡风扇倒转朝下,重力和磁力会相互抵消,造成风扇运转有轻微偏差和不均,如果风扇品质不好,长时间运行后难免出现故障。

图6 被烧坏的显示芯片

图7 滚珠风扇结构图

  小结

  要降低显卡温度过高的隐患,必须同时进行开源和节流两个环节。“开源”──从厂商设计产品的角度而言,希望有更多先进的温控和低能耗的技术在显卡上得到应用。比如ATi推出的移动版的镭9550显示芯片,内置了传感器,可以根据图形系统的工作负荷,动态地开启或关闭设备中相应的功能模块,降低功耗减少发热。VIA S3的新产品拥有Ultra low power技术(平均功耗3.73W,极端最低的能耗在1.7W,呵呵,电费可节约不少),能够通过增加指令,让GPU核心在空闲时候适当“空”下来。这是最根本的一个解决办法。

  “节流”──对于我们用户来说,在选购显卡时除了注意产品功耗、散热系统是否优秀、是否带有监控功能外,在使用中也要注意:保持机箱清洁,防止灰尘过多;使用了一年到两年的显卡,应该定期检查显卡风扇是否正常,是否需要更换或添加机油。

  散热事虽小,但一旦疏忽,它就会带来损失。为了你“爱机”的安全和健康,多关心一下它的温度吧。