Por que alguns computadores precisam de ventiladores?

Alguém instalando um ventilador em uma placa-mãe de computador.
Anake Seenadee/Shutterstock.com

Os ventiladores de computador podem ser irritantes – geralmente são barulhentos e acumulam poeira. Enquanto a maioria dos desktops e laptops dependem de ventiladores, smartphones e tablets não. Por quê? Nós vamos explicar.

Ventiladores ajudam a remover o calor, especialmente em desktops

Toda corrente elétrica que flui através de um condutor cria uma certa quantidade de calor. Os PCs modernos incluem muitas peças que geram calor, como a fonte de alimentação. Mas, de longe, CPUs e GPUs produzem mais calor em um sistema de computador. Por enquanto, vamos nos concentrar na CPU como exemplo.

As CPUs de desktop x86-64 modernas consomem muita energia (geralmente entre 100 e 300 watts ), então elas geram muito calor residual. Isso precisa ser removido da própria CPU para que o chip não funcione mal.

Uma das maneiras mais fáceis de remover o calor é usando um dissipador de calor e ar. O dissipador de calor conduz o calor da CPU para as aletas de metal com folgas entre elas. Um ventilador então puxa o ar através das aberturas das aletas, transferindo o calor das aletas para o ar. Um segundo ventilador geralmente sopra o ar quente para fora do gabinete do computador enquanto suga o ar mais frio do lado de fora para repetir o ciclo.

Mesmo que seu sistema use refrigeração líquida , você ainda precisará de um ventilador para ajudar a transferir o calor do líquido refrigerante para o ar depois de bombeá-lo para longe de seus chips que trabalham duro.

Por que os smartphones não usam ventiladores?

Tablets e smartphones usam propositalmente CPUs (geralmente na forma SOC ) que não produzem tanto calor quanto CPUs de desktops e laptops. Uma CPU ARM típica usada em um dispositivo móvel pode consumir cerca de 2 watts na carga máxima. Como resultado, eles não precisam de ventiladores para resfriamento. O calor que eles produzem é baixo o suficiente para que possa ser irradiado passivamente através do corpo do dispositivo.

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Como as CPUs e GPUs em dispositivos de bolso precisam funcionar com baterias pequenas, elas não podem consumir tanta energia quanto suas contrapartes de desktop. Então, historicamente, os dispositivos de computador de bolso usaram chips computacionalmente menos poderosos (que também consumiam menos energia elétrica) em comparação com seus equivalentes de desktop.

Mais recentemente, com o surgimento de arquiteturas SOC, como a série M1 da Apple , as CPUs móveis estão começando a se igualar e até superar alguns PCs de mesa usando menos energia – sem exigir ventiladores. (Vale a pena notar que, enquanto o M1 MacBook Air não tem uma ventoinha, o M1 MacBook Pro tem uma ventoinha, permitindo atingir velocidades máximas mais altas para melhor desempenho ao custo de algum calor extra, que precisa da ventoinha para cuide de.)

Portanto, a questão permanece: o que há na nova era das CPUs ARM móveis que as fazem usar menos energia e produzir menos calor do que as CPUs tradicionais de desktop e laptop x86-64?

Como se vê, os chips ARM têm várias vantagens de eficiência de energia em relação aos designs x86 herdados. Entre eles, eles usam um conjunto de instruções reduzido , então geralmente usam menos transistores (cada transistor usa energia extra). Eles também têm um modo de suspensão integrado que permite que o chip basicamente não consuma energia quando ocioso.

Em contraste, CPUs x86 têm designs complexos que incorporam recursos legados para compatibilidade com versões anteriores, estendendo -se até a década de 1970 , de modo que não são projetados desde o início para serem o mais eficientes possível pelos padrões modernos (embora, com certeza, Intel e AMD tentam o máximo que podem). Eles também não são projetados para dormir quando não estão em uso da mesma forma que um chip ARM, então eles estão sempre consumindo energia, mesmo quando ociosos.

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Mais importante ainda, quando os PCs de mesa são conectados à corrente de parede, eles ficam livres para usar grandes quantidades de eletricidade em comparação com os dispositivos de bolso. Sempre pode haver monstros que empurram envelopes que precisam de algum tipo de resfriamento a ar.

O legado de compatibilidade com versões anteriores encontrado em PCs com Windows tem um custo, e os fornecedores da Apple e do Chromebook estão avançando com computadores mais eficientes em termos de energia que raramente precisam contar com ventiladores. Se o Windows no ARM se tornar viável, poderemos ver um desempenho semelhante nos PCs com Windows. Tempos frios pela frente!