Tản nhiệt máy tính là yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi thiết kế máy tính.
Đây là kiến thức cơ bản đối với nhiều nhà thiết kế máy tính, nhưng hiểu rõ lý do vì sao tản nhiệt là một phần không thể thiếu ở một thiết kế máy tính có thể đem lại lợi ích cho bạn, cũng như khi áp dụng các nguyên lý này cho các thiết kế mới.
Nguyên tắc cơ bản khá đơn giản: các khối lượng công việc nặng (như chơi game) sẽ khiến cho phần cứng sinh ra nhiệt. Các bộ phận bị quá nhiệt có thể gây ra các vấn đề về hiệu năng. Một thiết kế lý tưởng sẽ giúp cho tất cả các bộ phận được tản nhiệt hiệu quả, cũng như giúp bạn đạt được hiệu năng cao nhất từ hệ thống của mình.
Cách thức nhiệt ảnh hưởng đến hiệu năng
Nhiệt là một sản phẩm phụ không thể tránh được trong quá trình vận hành của phần cứng máy tính, nhưng quá nhiều nhiệt có thể khiến cho hệ thống của bạn chạy chậm đi.
Ví dụ, nếu nhiệt độ CPU quá cao, một cơ chế sẽ làm giảm hiệu năng sẽ diễn ra để tránh gây hại cho bộ xử lý. Theo Mark Gallina, Kiến trúc sư nhiệt & cơ khí hệ thống tại Intel, thì: “Các CPU của Intel có những tính năng kiểm soát nhiệt rất hiệu quả, có thể nhanh chóng điều chỉnh tần số vận hành để giảm công suất khi giải pháp tản nhiệt hệ thống không đủ tốt”.
Cơ chế an toàn này, đôi khi được gọi là điều chỉnh tần số động, hữu ích trong việc bảo vệ bộ xử lý của bạn tránh bị tổn hại. Tuy nhiên, việc bảo vệ này dẫn đến tốn kém chi phí hiệu năng khi hoạt động. Một phương án hiệu quả hơn là duy trì cho CPU luôn đủ mát để không kích hoạt cơ chế này từ đầu.
Nhiều máy tính xách tay chạy bộ xử lý Intel® Core™ mới nhất sử dụng một tính năng gọi là Dynamic Tuning. Quy trình này sử dụng AI để dự đoán khối lượng công việc, cũng như có thể tăng hoặc giảm hiệu năng CPU khi cần thiết để đáp ứng luồng công việc. Quy trình này được máy tiến hành hoàn toàn tự động mà không cần người dùng phải điều chỉnh thủ công.
Cách thức bộ xử lý luôn được giữ mát
Có nhiều cách để tản nhiệt cho CPU, từ sử dụng dầu khoáng đến tản nhiệt thụ động, nhưng cho đến hiện nay, giải pháp phổ biến nhất là dùng bộ tản nhiệt CPU bằng không khí hoặc bằng chất lỏng. Các bộ tản nhiệt này có rất nhiều tính năng và lựa chọn cho hầu hết mọi tình huống sử dụng, từ máy tính để bàn đến các hệ thống di động. Máy tính xách tay thường sử dụng hệ thống tản nhiệt bằng không khí phức tạp, được thiết kế đặc biệt cho thùng máy nhỏ và thường không thể nâng cấp hoặc thay thế.
Việc bôi keo tản nhiệt đúng cách cũng là một phần quan trọng của bất cứ giải pháp tản nhiệt nào, vì nó có công dụng như là cầu nối giữa CPU và tấm làm nguội của bộ tản nhiệt CPU.
Không chỉ có CPU cần được kiểm soát nhiệt. GPU (bộ xử lý đồ họa) là một bộ phận quan trọng khác ở máy tính chơi game và cũng cần được tản nhiệt thích đáng. Các giải pháp tản nhiệt GPU sẽ được lắp sẵn và thường có các quạt được gắn xung quanh bộ xử lý đồ họa. Ngoài ra cũng có các giải pháp của bên thứ 3 như khối tản nhiệt bằng chất lỏng và bộ tản nhiệt bằng không khí dành cho những nhà thiết kế có kinh nghiệm, những người không ngại phải tháo card đồ họa ra để điều chỉnh phương án tản nhiệt đúng theo ý muốn.
Nhiệt độ GPU và CPU nên được ưu tiên, vì đây là những trung tâm xử lý quan trọng nhất của máy tính chơi game. Tuy nhiên, đó không phải là những yếu tố duy nhất cần cân nhắc.
Phần cứng Khác
Bất cứ bộ phận nào sử dụng điện - nghĩa là gần như mọi thứ trong máy tính - đều tạo ra nhiệt khi vận hành. Hầu hết đều sử dụng hệ thống tản nhiệt kiểu tích hợp sẵn. RAM thường đi kèm với bộ tản nhiệt được thiết kế để phân tán nhiệt, đồng thời các thiết bị cấp nguồn thường có một quạt được thiết kế cũng cho mục đích này. Ngay cả các bo mạch chủ cũng có bộ tản nhiệt dành cho các bộ phận nóng lên khi hoạt động. Các thiết kế hiện đại đôi khi có tấm chắn nhiệt cho bộ lưu trữ M.2 để ngăn chặn tình trạng máy chạy chậm do bị quá nhiệt.
Nhưng việc tản nhiệt ra khỏi một bộ phận chỉ là một nửa giải pháp. Nếu tất cả các bộ phận đều đang tản nhiệt vào một khu vực nhỏ, chẳng hạn như bên trong thùng máy, nhiệt độ xung quanh có thể tăng lên một cách nhanh chóng. Nếu thùng máy không được thông khí đúng cách, không khí nóng có thể khiến cho hệ thống bị quá nhiệt và hiệu năng có thể bị ảnh hưởng theo.
Đó là khi luồng không khí phát huy tác dụng.
Tầm quan trọng của luồng không khí
Một thùng máy tốt nên chú trọng đến luồng không khí, bằng cách đặt quạt ở vị trí tối ưu hoặc bằng cách đưa ra nhiều phương án về luồng không khí cho nhà thiết kế. Nhiều thùng máy có gắn sẵn quạt, nhưng ngay cả những thùng máy không có sẵn cũng sẽ có các khu vực để gắn quạt, thường là ở phía trước, phía sau hoặc gần nắp thùng. Quạt máy tính có thể khác nhau đáng kể về mặt thiết kế và kích thước, từ quạt thùng máy 120mm phổ biến đến các cấu hình chuyên dụng với kích thước, độ sâu, mức độ ồn cũng như khía cạnh thẩm mỹ khác nhau.
Mặc dù thùng máy tính đều có chung một mục đích, nhưng các loại quạt khác nhau được thiết kế cho những tình huống khác nhau. Ví dụ, quạt áp suất tĩnh được thiết kế để di chuyển lượng nhỏ không khí qua một khoảng cách ngắn, chẳng hạn như qua bộ tản nhiệt. Những loại quạt được thiết kế để tạo luồng không khí cao hơn tập trung nhiều hơn vào lượng không khí có thể di chuyển được.
Có một điều cần nhớ khi lắp giải pháp luồng không khí: quạt máy tính hút không khí qua vỏ động cơ, nghĩa là bất cứ nhãn dán, đường dây, nhãn thương hiệu hay lưới bảo vệ nào có khả năng nằm phía sau quạt. Đây là phía sẽ đẩy không khí ra ngoài, vì vậy hãy đảm bảo gắn đúng hướng.
Luồng không khí dương và bụi bẩn
Khi quạt thùng máy hút nhiều không khí hơn là đẩy ra, nó sẽ tạo ra áp suất dương trong thùng máy. Khi quạt đẩy nhiều không khí hơn là hút, kết quả là tạo ra áp suất âm. Nếu một hệ thống có áp suất âm, không khí sẽ được hút qua các khe hở và lỗ nhỏ trong thùng máy. Theo đó, bụi bẩn xung quanh cũng có thể bị hút vào, đồng nghĩa với việc bạn phải vệ sinh thường xuyên hơn để hệ thống luôn có thể hoạt động tối ưu.
Một cấu hình áp suất dương giúp kiểm soát bụi bẩn, vì không khí sẽ được đẩy ra ngoài qua bất cứ khe hở và lỗ nào trong thùng máy. Bụi bẩn có thể vẫn sẽ bị hút vào khi không khí tràn vào qua quạt hút, nhưng nếu đặt bộ lọc đúng chỗ thì có thể giúp giảm thiểu vấn đề này. Áp suất không khí dương có hiệu quả hơn trong việc giảm bụi bẩn tổng thể, bằng cách ứng dụng phù hợp ở những khu vực có bộ lọc, không khí sau đó có thể được lọc sạch trước khi vào máy tính.
Luồng không khí lý tưởng
Tuy nhiên, quá nhiều áp suất dương có thể khiến cho các quạt máy tính gây ảnh hưởng đến nhau khi chúng đẩy không khí vào không gian hạn chế của thùng máy. Cách tốt nhất là nên có sự cân bằng, hơi chú trọng một chút vào áp suất dương để tránh bụi bẩn tích tụ. Các nhà thiết kế có thể thử nghiệm áp suất không khí dương và âm bằng cách thay đổi vị trí lắp, hướng và tốc độ quạt trong thùng máy để tìm ra cách thiết lập luồng không khí thích hợp cho cấu hình phần cứng của mình.
Tham khảo những thiết kế khác có sử dụng một thùng máy cụ thể có thể giúp bạn định hình chiến lược lý tưởng về luồng không khí. Các cộng đồng trực tuyến là địa điểm tuyệt vời để đặt ra những câu hỏi và tìm các hệ thống sử dụng phần cứng tương tự. Việc nghiên cứu những hệ thống này và các giải pháp luồng không khí mà chúng sử dụng có thể là thông tin tham khảo hữu ích để giúp bạn thiết kế hệ thống cho riêng mình.
Các yếu tố tản nhiệt khác cần cân nhắc
Mặc dù cách thiết lập quạt tốt và phần cứng tản nhiệt phù hợp sẽ đảm nhiệm hầu hết các công việc quan trọng, nhưng có các yếu tố khác cũng có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ hệ thống.
- Cách sắp đặt phần cứng. Hãy cần nhắc vị trí gắn phần cứng trên bo mạch chủ. Ví dụ, việc đặt SSD M.2 trực tiếp bên dưới GPU không phải là giải pháp lý tưởng, vì nó có thể khiến cho thiết bị lưu trữ nằm ngay bên dưới đường đi của không khí nóng vốn đang được đẩy ra khỏi GPU. Bạn có thể thu gọn các lựa chọn của mình bằng cách cân nhắc về kích thước của bo mạch chủ hoặc những yếu tố khác, nhưng hãy chú ý đến không gian để tản nhiệt hiệu quả khi lắp ráp hệ thống.
- Quản lý cáp. Việc đảm bảo cáp được sắp xếp hợp lý nhằm tránh tình trạng chiếm chỗ không cần thiết sẽ không chỉ khiến cho máy tính của bạn đẹp hơn mà còn giúp luồng không khí lưu thông tốt hơn. Điều này đặc biệt đúng ở các thiết kế có kiểu dáng nhỏ, khi không gian có tầm quan trọng đặc biệt. Hãy sử dụng các biện pháp quản lý cáp từ thùng máy của bạn, đồng thời cân nhắc sử dụng bộ cấp nguồn dạng khối để giảm thêm tình trạng rối cáp.
- Sạch sẽ. Những điểm tích tụ bụi bẩn lớn có thể gây ra các vấn đề như tắc nghẽn khiến quạt không hoạt động ở hiệu suất tối đa. Bạn nên mở thùng máy ra và vệ sinh kỹ càng bằng khí nén vài tháng một lần, đồng thời tận dụng áp suất không khí dương như đã nói chi tiết bên trên. Hãy luôn tham khảo tài liệu liên quan để biết biện pháp mở thùng máy tốt nhất, cách vệ sinh hệ thống hiệu quả, cũng như xem bạn có đang vi phạm bảo hành khi làm như vậy hay không.
- Nhiệt độ phòng. Mở điều hòa chạy liên tục không phải lúc nào cũng thực hiện được, nhưng nhiệt độ phòng cao hơn có thể góp phần khiến máy tính bị quá nhiệt. Nếu bạn sinh sống ở nơi có khí hậu nóng, hãy lưu ý đến điều này khi lựa chọn giải pháp tản nhiệt.
Duy trì sự mát mẻ
Để tản nhiệt đúng cách, cần phải suy tính cẩn thận khi lắp ráp hệ thống của bạn, nhưng nếu bạn làm theo hướng dẫn bên trên thì không có gì là quá khó. Một cách thiết lập tản nhiệt lý tưởng sẽ duy trì nhiệt độ tối ưu cho tất cả các bộ phận trong hệ thống một cách hiệu quả, cũng như nên được thiết kế để bổ sung vào cấu hình phần cứng riêng trong hệ thống đó.
Việc lên kế hoạch tản nhiệt máy tính cẩn thận không chỉ là một thực hành tốt. Đó còn là một phần quan trọng để máy tính của bạn hoạt động tốt nhất, cũng như để tăng tuổi thọ tối đa cho các bộ phận.