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Quel est le point commun entre les super ordinateurs et les overclockers ? – ExtrêmeTech

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Si vous avez déjà overclocké un CPU ou un GPU, vous saurez qu’un refroidissement adéquat est la clé du succès. Les passionnés d’informatique ne savent peut-être pas exactement Pourquoi un kit de refroidissement par eau permet des overclocks beaucoup plus importants – mais c’est au-delà de la question : meilleur refroidissement équivaut à des vitesses plus rapides – c’est tout ce que nous devons savoir. Au départ, les overclockeurs devaient créer leurs propres configurations de refroidissement avec des ventilateurs surdimensionnés MacGyveresque, des pompes à poisson et du ruban adhésif, mais les processeurs sont maintenant si puissants que les caloducs et les dissipateurs thermiques sophistiqués sont devenus des produits que l’on peut trouver dans les équipements grand public. Croyez-le ou non, cependant, il existe même une utilisation commerciale du watercooling : les supercalculateurs.

Fondamentalement, les puces plus froides fonctionnent plus rapidement. Mais pourquoi exactement ? Pour commencer, la résistance des transistors augmente avec la température, ralentissant ainsi leur vitesse de commutation. Les interconnexions métalliques subissent le même sort : à mesure que le cuivre chauffe, la résistance augmente, ce qui réduit la vitesse et l’efficacité du système. L’effet de la chaleur est si prononcé qu’une température de 125 °C peut ralentir la fréquence d’un processeur jusqu’à 14 %. Idéalement, nous voulons garder les processeurs à 0 ° C ou même plus bas – mais de manière réaliste, si nous pouvons garder un processeur en dessous de 40 ° C, des augmentations de fréquence très importantes sont possibles.

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Prototype d'ordinateur Riken KSi cette augmentation de fréquence est ce qui intéresse les overclockeurs, les fabricants de supercalculateurs s’intéressent beaucoup plus au deuxième effet, très souhaitable, d’un refroidissement accru : la baisse de la consommation d’énergie. Au fur et à mesure que les composants individuels des puces de silicium deviennent plus petits, il existe trois types de fuites de puissance qui augmentent – jonction, porte et sous-seuil – mais en refroidissant un processeur, ces fuites se tarissent. Pour la plupart, les fuites de jonction et de grille sont sans conséquence, mais fuite sous le seuil est un problème majeur qui augmente de manière exponentielle à mesure que les jonctions deviennent plus chaudes. Fondamentalement, lorsqu’un transistor est en dessous de sa tension de commutation de seuil, le courant circule toujours entre la source et le drain du transistor. Dans un monde idéal, il n’y aurait pas de fuite, mais en raison de leur petite taille et de leurs tensions d’alimentation en constante diminution, certaines fuites sont inévitables.

Maintenant, c’est là que ça devient intéressant. Parce qu’il s’agit d’informations sensibles, les fabricants de processeurs publient très rarement les chiffres réels des fuites de leurs processeurs – mais l’année dernière, Fujitusu a en fait publié un article détaillant les caractéristiques exactes de puissance et de fuite de ses processeurs. Processeur SPARC64 VIIIfx. C’est le même processeur qui alimente le 8-petaflop Supercalculateur Riken Kqui est actuellement l’ordinateur le plus puissant du monde (mais pas si Cray a quelque chose à dire à ce sujet). L’ordinateur K utilise 68 544 puces à 8 cœurs, chacune avec un déplacement thermique de 58 watts. Au lieu du refroidissement par air, qui entraînerait des températures centrales de 85 °C, le refroidissement par eau est utilisé pour ramener la température à 30 °C. Fujitsu estime qu’en refroidissant simplement ces puces, chaque puce utilise 7 W de moins – ou, en d’autres termes, le refroidissement par eau entraîne une économie d’énergie de 12 %. En multipliant 7 W par 68 544, on obtient 479 808 W, soit près d’un demi-mégawatt d’énergie économisée.

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La question ultime est de savoir si c’est la peine en ajoutant la complexité du refroidissement par eau – et une fois que vous avez pris en compte les pompes à eau, il ne fait aucun doute que la consommation électrique totale pourrait être supérieure à l’équivalent refroidi par air. Pourtant, des températures plus basses augmentent définitivement la fiabilité (IBM refroidit à l’eau ses supercalculateurs depuis des décennies) – et si vous pouvez réduire le nombre de processeurs de 10 % tout en obtenant les mêmes performances de pointe, le coût total de l’ordinateur peut être considérablement réduit.

Pour plus d’informations sur l’interaction entre les performances, l’efficacité énergétique, la température et le refroidissement, lire l’histoire de Real World Technologies – ou lire sur le Ordinateur K

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