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I produttori di CPU solitamente integrano un dispositivo di raffreddamento nelle proprie componenti. Si tratta di una buona notizia per chi costruisce un nuovo PC da zero, ma il dissipatore offerto dal produttore di CPU potrebbe non essere adatto alle proprie esigenze. La valutazione del sistema di raffreddamento per la CPU va eseguita in base all’uso che si farà del computer, così da evitare che il processore si surriscaldi. Questo perché quando viene superata la temperatura di sicurezza si va incontro al thermal throttling e le prestazioni del computer iniziano a calare. Sempre che il danno delle temperature elevate non sia così grave da mandare il computer in protezione e provocarne il completo spegnimento. Per poter utilizzare il proprio PC al massimo delle sue prestazioni è quindi fondamentale conoscere il sistema di raffreddamento della CPU e della GPU in uso, così da comprendere quando è necessario sostituire o aggiungere un dissipatore per evitare i surriscaldamenti. Ecco quali fattori bisogna valutare nella scelta del sistema di raffreddamento per il processore e la scheda video del proprio computer.
Raffreddamento CPU: il thermal throttling
Il sistema di raffreddamento di una CPU, o di una GPU, deve fare in modo che non si verifichino surriscaldamenti, cioè che il processore non raggiunga né superi mai il suo limite massimo di temperatura che in genere oscilla intorno ai 100 gradi Celsius. Questo significa che l’obiettivo di un dissipatore è di tenere il sistema sempre al di sotto degli 80 gradi Celsius, perché anche se la temperatura massima di sicurezza è superiore, più sale il calore e più velocemente i componenti del PC si degradano, fino a diventare inutilizzabili. Se infatti la CPU lavora sempre intorno agli 80 gradi Celsius, il processore non solo durerà meno del previsto, ma andrà incontro al thermal throttling, letteralmente “limitazione termica”: il processore o la scheda video ridurranno automaticamente le rispettive frequenze di clock per compensare il surriscaldamento del computer.
Per sapere se è necessario aggiungere un dissipatore alla propria CPU, o sostituire quello già esistente, bisogna monitorare la temperatura del processore utilizzando degli appositi programmi. Ad esempio, per Windows 10, esistono software come Core Temp, che consentono di verificare la temperatura della CPU una volta lanciati. Dopo aver installato il software di monitoraggio della temperatura, si potranno eseguire dei test lanciando dei programmi in grado di stressare la CPU, o la GPU, come ad esempio programmi di editing foto o video oppure sessioni di gaming. Se, superati gli 80 gradi, si verifica la riduzione delle frequenze di clock del thermal throttling, o addirittura il PC si spegne andando in protezione, è il caso di rivedere il sistema di raffreddamento sostituendo o aggiungendo dissipatori per renderlo più efficace.
Raffreddamento CPU: sistemi ad aria, passivi e a liquido
I sistemi di raffreddamento di CPU o GPU possono essere ad aria o a liquido, ma il loro scopo è identico: spostare, nel minor tempo possibile, la maggior quantità possibile di calore prodotto dal processore da raffreddare. Sia le CPU che le GPU hanno una piastra metallica che le ricopre sulla quale viene appoggiato e fissato il dissipatore e tra i due elementi è generalmente inserita una speciale pasta conduttiva del calore, di solito a base di silicone. Il dissipatore è in metallo, di solito rame o alluminio.
Nel caso dei dissipatori ad aria si tratta di un blocco di metallo massiccio sul quale sono saldate moltissime lamelle metalliche (dette “alette”) che hanno lo scopo di aumentare la superficie attraverso cui viene dissipato il calore. Su queste lamelle un’apposita ventola “spara” un forte flusso d’aria, per raffreddarle. Questi dissipatori, in pratica, sono molto simili ai radiatori per auto.
Nel caso del dissipatore a liquido, invece, sopra il primo blocco di metallo non ci sono le alette di dissipazione ma una camera di interscambio termico all’interno della quale circola un liquido refrigerante. Questo liquido, circolando in continuazione, asporta calore e lo porta verso un altro dissipatore, questa volta raffreddato ad aria. I dissipatori a liquido sono più efficienti, ma occupano più spazio all’interno del case del computer e costano molto di più.
C’è poi una categoria specifica di dissipatori a liquido: quelli passivi, senza la ventola, che vengono utilizzati spesso sui laptop ad alte prestazioni. Infine, esistono anche i dissipatori passivi ad aria, che sono formati da un blocco metallico dotato di alette (non hanno la ventola) ma solitamente sono sufficienti solo per raffreddare componenti che scaldano di meno, come le memorie RAM.
Raffreddamento CPU: quale scegliere
L’efficacia di un sistema di raffreddamento dipende da molti fattori, come ad esempio i materiali utilizzati per i dissipatori, la dimensione e la potenza dell’eventuale ventola montata sul dissipatore. Per poter scegliere il dissipatore migliore sarà quindi necessario valutare prima di tutto quali sono gli utilizzi del computer: un computer usato per il gaming o per fare video editing produrrà più calore e avrà bisogno di un dissipatore migliore rispetto ad una macchina usata solo per guardare film in streaming, controllare la posta elettronica o navigare in rete.
Poi c’è da valutare il budget che si intende investire: i sistemi di raffreddamento ad aria sono solitamente meno costosi rispetto a quelli ad aria, a meno che il produttore non abbia usato delle leghe metalliche pregiate, e quindi più costose, per aumentarne le capacità di dissipazione termica. Da valutare anche la facilità di installazione, che è di solito maggiore per un sistema di raffreddamento ad aria standard, ma sul mercato si trovano sempre più spesso sistemi di raffreddamento a liquido “all-in-one” che sono abbastanza semplici da installare.
Poi andranno valutate le dimensioni: i sistemi ad aria sono ingombranti, ma occupano solo un’area limitata del computer, quella sopra il processore che devono raffreddare. I sistemi a liquido, invece, richiedono una certa distribuzione degli ingombri all’interno del sistema, dato che è necessario prevedere lo spazio anche per il secondo radiatore (con eventuali ventole) e per il corretto orientamento e allineamento dell’idroblocco e dei tubi necessari al passaggio del liquido, che non vanno mai piegati troppo per non bloccarne la circolazione. Non vanno sottovalutate, infine, nemmeno le emissioni acustiche: il rumore delle ventole dei sistemi attivi potrebbe rivelarsi fastidioso, ma sarà sicuramente meno rumoroso in un sistema a liquido o addirittura inesistente per i sistemi di raffreddamento passivi.
Overclocking: aumentare la frequenza e anche il raffreddamento
Chi decide di attuare l’overclocking del proprio PC dovrà sicuramente sostituire o aggiungere un dissipatore alla propria CPU. Questo perché ogni componente di un computer elabora i dati a una determinata velocità, chiamata frequenza di clock. Quando si decide di aumentare la frequenza di clock del processore o della scheda grafica, facendo quindi un overclocking, si otterrà un aumento delle prestazioni al quale però corrisponderà un aumento delle temperature generate. Per questo motivo, prima di aumentare la frequenza di clock sarà necessario adeguare o sostituire del tutto il sistema di raffreddamento affinché sia efficace e possa supportare le nuove velocità e le nuove temperature, garantendo il massimo delle prestazioni.
Quanto conta il raffreddamento: il caso Apple M1
Quando si parla di sistemi di raffreddamento, non si può non parlare dei nuovi chip M1 di Apple in dotazione ai nuovi MacBook Air e il MacBook Pro da 13 pollici. Due computer portatili quasi identici: la vera differenza tra i due è solo nel sistema di raffreddamento, attivo con ventole per il Pro, passivo senza ventole per l’Air. I benchmark sintetici sui due laptop di Apple e l’esperienza sul campo di molti professionisti della grafica e del videoediting hanno permesso di osservare come nel caso di un utilizzo non troppo intensivo di queste macchine non vi siano differenze nelle prestazioni apprezzabili e che giustifichino la differenza di prezzo tra i due.
Nel caso di lavori che stressano la CPU per molto tempo, invece, il MacBook Pro registra performance superiori. Il motivo di questo comportamento è semplice: sotto sforzo prolungato il SoC del MacBook Air senza ventola va in thermal throttling, quello del MacBook Pro no. Nella pratica, quindi, la scelta di un laptop Apple M1 piuttosto che di un altro è una scelta tra un sistema di dissipazione passivo e uno attivo.
