4. CPU-Kühlung

Heutige CPUs produzieren eine enorme Wärmemenge, und so wird das Thema CPU-Kühlung immer wichtiger. Deswegen möchten wir uns hier mit den Grundlagen der CPU-Kühlung beschäftigen.
Spezielle Kühlung ist für 2 Gruppen wichtig:

• Die Uebertakter, die niedrige Temperaturen zum Erreichen höherer Prozessortakte benötigen.
• Die "Leisetreter", die ihren PC möglichst leise machen wollen. Ihre Systeme sind stark auf dieses Ziel abgestimmt.

Wenden wir uns nun zuerst der Funktionsweise von Kühlern zu.

  4.1 Kühlkörper und Lüfter

Moderne Kühler bestehen aus einem Kühlkörper und einem Lüfter.

Der Kühlkörper ist, einfach gesagt, ein Stück Metall. Da der Wärmeaustausch proportional zur Oberfläche des Kühlkörpers ist, sind Kühlkörper mit Rippen ausgestattet, die die Oberfläche um ein Vielfaches erhöhen. Sie bestehen aus gut wärmeleitenden Materialien. Dies sind zurzeit entweder Aluminium oder Kupfer (besser), da diese Materialien die Wärme sehr gut leiten. Auch Wärme-Übergangs-Platten aus Silber sind in Mode gekommen, ihr Sinn ist aber umstritten.
Man kann daraus also schließen, dass Kühlkörper mit einer großen Oberfläche und Kupfer besser sind. Diese haben aber den Nachteil, extrem schwer zu sein. Da Intels Pentium 4 derzeit die größte Wärmemenge abgibt, führte Intel eine neue ATX-Spezifikation ein, die es erlaubt sehr schwere Kühlkörper mit dem Gehäuse zu verschrauben, um zu verhindern, dass durch ihr Gewicht die Plastiknasen vom Sockel brechen oder gar der Sockel aus dem Motherboard reißt.
Aus diesen Gründen ist das maximale Kühlergewicht bei Sockel A Motherboards (die noch mit dem alten ATX-Standard arbeiten) auf 300 g begrenzt. Viele neue "Kühlmonster" überschreiten diese Grenze locker. Falls ein zu schwerer Kühler verwendet wird sollte er beim Transport abmontiert werden, da sonst die Gefahr besteht das Mainboard zu zerstören.

Der Lüfter ist ein normaler "Ventilator" und dient einzig und allein dem Zuführen kühler Luft zum Kühlkörper. Ein kleiner Lüfter muss sich schneller drehen als ein größerer, er ist also oft lauter. Das Lager und die Flügelform tragen aber ebenfalls zur Lautstärke bei.

  4.2 Falsche Temperaturen bei Athlon/Duron?

Die bei Duron und Athlon Thunderbird angezeigte Temperatur wird im Gegensatz zu neueren Intel-Prozessoren (seit dem Pentium III) nicht im Kern der CPU gemessen, sondern mit einem Messfühler, der an der CPU anliegt. Diese Temperaturen entsprechen also nicht den realen Temperaturen, deswegen passen BIOS und Überwachungsprogramme (z.B. Motherboard Monitor 5) die Messwerte an. Trotzdem sind sie oft zu niedrig. Daher sollte man 10 bis 15°C zu den angezeigten Werten addieren, um auf Nummer Sicher zu gehen.
Seit dem Athlon XP Palomino hat AMD solche Messfehler ausgeräumt, ähnlich wie beim Pentium 3 ist nun eine Messdiode im Prozessor-Kern "eingebaut".
Nicht alle Motherboards, auf denen der Athlon mit Palomino-Kern läuft, haben auch die Fähigkeit, diese Messdiode auszulesen. Unter Umständen wird weiterhin die Temperatur mit einem externen Messfühler bestimmt.

  4.3 Wie finde ich den optimalen Kühler?

Auf den folgenden Seiten werden regelmäßig Kühlertests veröffentlicht. Auf ihnen kannst du aktuelle Kühlervergleiche auswerten und dir den für dich optimalen Kühler heraus suchen.

http://www.tomshardware.com/ http://www.tomshardware.de/ http://www.tecchannel.de/ http://www.anandtech.com/

AMD hat für seine Kunden eine Liste mit empfohlenen Kühlern zusammengestellt, sie ist hier zu finden:

http://www1.amd.com/products/athlon/thermals

  4.4 Mögliche Probleme mit der CPU-Kühlung

F: Direkt nach dem Einschalten steigt die Temperatur im BIOS auf Werte von über 60° C, danach friert der Rechner ein.
A: Schalte sofort ab und überprüfe folgende Dinge:

• Wurde Wärmeleitpaste/ein Wärmeleitpad verwendet?
• Wenn du ein Wärmeleitpad verwendest: Hast du die Schutzfolie entfernt?
• Ist der Kühler gerade aufgesetzt, existiert kein Luftspalt?
• Dreht sich der Lüfter?
• Sind keine Flachbandkabel direkt vor dem Lüfter?
  
  

F: Trotz meines immer gelobten Kühlers habe ich sehr hohe Temperaturen.
A: Überprüfe folgendes:

• Ist der Kühler richtig montiert (Wärmeleitpaste, gerade aufgesetzt)?
• Dreht der Lüfter, hat er "freie Bahn"?
• Existiert ein Luftstrom der warme Luft aus dem Gehäuse entfernt?
• Setzt du Gehäuselüfter ein? Die optimale Verwendung sieht vor, dass Hinten warme Luft aus dem Gehäuse geblasen wird, Vorne sollte sie einströmen.

F: Welche Temperatur ist normal beim Berieb?
A: Eine generelle Aussage kann nicht getroffen werden. Erstens variieren die Messmethoden (Kapitel 4.2) und zweitens kann es vor allem bei externen Messfühlern immer wieder zu Fehlmessungen kommen. Über den Daumen gepeilt sind bei einer externen Temperaturmessung 0 bis 20 Grad zu der gemessenen Temperatur hinzu zu addieren, um die Die-Temperatur grob abzuschätzen. Manchmal erledigt das die Mess-Software (zu Teilen) selbstständig, sodass kaum 2 verschiedene Systeme vergleichbar sind.

Die maximale Die-Temperatur ist in 3.3.2 aufgelistet. Diese sollte aber im Normalbetrieb nie erreicht werden. Ein gut laufendes System sollte in etwa bei maximal 85% der Maximaltemperatur betrieben werden, aber auch bei höheren Temperaturen kann sehr wohl ein fehlerfreier und auch langfristig problemloser Betrieb gewährleistet sein.

Ab wann der Temperaturwert aber wirklich als kritisch für das Gesamtsystem anzusehen ist, hängt auch nicht allein von der CPU-Temperatur ab - sie ist nur ein Indikator für Probleme. Eine CPU, die sehr viel Hitze abgibt, muss auch in einem Gehäuse betrieben werden, wo die Hitze entweichen kann. Die "Motherboard-Temperatur" ist dafür ein guter Anzeiger. Ist zu viel heiße Luft im Gehäuse, kann weder die CPU effektiv gekühlt werden, noch können anderen Komponenten problemlos betrieben werden. RAM kann z.B. bei erhöhter Temperatur schnell Fehler produzieren, die sich in Abstürzen zeigen. Einen generellen Grenzwert kann man nicht geben - oberhalb von 40°C können möglicherweise die ersten Probleme auftreten, 50°C erscheinen als vergelichsweise "heiß".

Fazit: Wenn eine recht hohe CPU-Temperatur gemessen wird _und_ Abstürze eintreten, muss man etwas gegen die Hitze unternehmen. Bei hohen Gehäusetemperaturen sollte man ebenfalls langfristig Abhilfe schaffen, da sonst eventuell die Lebensdauer von Bauelementen des Motherboards, wie z.B. die der Elektrolytkondensatoren der Spannungsregler herab gesetzt wird.