عند استخدام جهاز كمبيوتر، ضع يدك على الجزء العلوي أو الخلفي للجهاز. قد تلاحظ أن هذه المناطق أكثر دفئًا من درجة الحرارة المحيطة. إذا كنت تستخدم جهاز كمبيوتر مكتبي عادي، فقد تسمع أيضًا همهمة المروحة الداخلية وهي تنفخ الهواء الساخن وتدور الهواء البارد فوق المكونات الداخلية.
ما تشعر به وتسمعه هو نظام تبريد الكمبيوتر الذي يعمل باستمرار لمنع معالج الكمبيوتر من السخونة الزائدة، مما قد يؤدي إلى تلف المكونات الداخلية.
يعد التبريد أحد أهم الاعتبارات في أي تصميم كمبيوتر، وهناك حلول متعددة لهذه المشكلة. يعتمد اختيار الحل من قبل المصممين على الاستخدام المقصود للكمبيوتر وبيئة التشغيل المتوقعة.
يكمن الجواب في الموصلية الكهربائية. جميع المواد لها مستوى معين من المقاومة، والذي يشير إلى مدى سهولة مرور الإلكترونات عبر المادة. تسبب مقاومة المواد في إهدار بعض الطاقة الكهربائية على شكل حرارة. لهذا السبب تحظى الموصلات الفائقة، وهي مواد يمكنها توصيل الكهرباء دون أي فقد، بتقدير كبير.
ومع ذلك، حتى نحقق هذا الهدف، لا يمكننا سوى الاستمرار في تبريد أجهزة الكمبيوتر الخاصة بنا.
وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات: تعد وحدة المعالجة المركزية (CPU) ووحدة معالجة الرسومات (GPU) من بين المكونات في الكمبيوتر التي تعمل في أعلى درجات الحرارة. إنها تقوم بملايين العمليات الحسابية في الدقيقة وهي صغيرة نسبيًا في الحجم، مما يعني أن الحرارة أكثر تركيزًا. لذلك، عادةً ما يتم تثبيت أجهزة التبريد المخصصة مباشرة على وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات.
إذًا، ماذا يحدث عندما يبدأ الكمبيوتر في السخونة الزائدة؟ في أفضل الأحوال، قد تواجه فاتورة إصلاح أو استبدال باهظة الثمن لجهاز الكمبيوتر الخاص بك. في أسوأ الأحوال، قد تضطر إلى إصلاح أو استبدال أي معدات أخرى تضررت بسبب عطل الكمبيوتر. يمكن أن تكون هذه المعدات أجهزة طبية، أو أنظمة نقاط البيع (POS)، أو تلك الموجودة على خط التجميع.
عندما يسخن الكمبيوتر بشكل مفرط، يمكن أن تحدث عدة أشياء. أبرزها، إذا وصل المعالج المركزي إلى نقطة الغليان البالغة 212 درجة فهرنهايت أو 100 درجة مئوية، فسيقوم تلقائيًا بتقليل أدائه وإبطائه لمنع حدوث تلف خطير.
إذا فشل هذا الإجراء واستمرت الحرارة في الارتفاع، فستتبع عواقب وخيمة. عند درجات الحرارة العالية، يمكن أن يذوب اللحام الذي يربط الدوائر، ويمكن أن يتشقق السيليكون، ويمكن أن تصبح الأسلاك هشة وتفقد عزلها.
1. المراوح: الطريقة الأكثر شيوعًا للتبريد هي استخدام المراوح لدفع الهواء الساخن بعيدًا عن مكونات الكمبيوتر واستبداله بهواء بارد من خارج العلبة.
في حين أن المراوح شائعة جدًا في أجهزة الكمبيوتر الاستهلاكية، إلا أن لها عدة عيوب: فهي صاخبة، ولديها مشاكل في الموثوقية بسبب اعتمادها على الأجزاء المتحركة، ويمكنها نشر الغبار والكائنات الدقيقة في جميع أنحاء بيئة التشغيل.
هذه النقطة الأخيرة مشكلة خطيرة في أي مكان عمل حيث تكون النظافة ذات قيمة عالية، مثل جناح مستشفى أو غرفة نظيفة.
2. التبريد السائل:يعمل التبريد السائل بشكل مشابه للتبريد الهوائي، ولكنه يستخدم السائل كوسيط. يقوم نظام التبريد السائل بتثبيت مبرد على مصدر الحرارة (مثل وحدة المعالجة المركزية) ويستخدم مشعاعًا لنقل الحرارة من المعالج إلى السائل. ثم يتم ضخ السائل خارج المشعاع، وتبريده، وضخه مرة أخرى إلى المشعاع في دورة مستمرة.
على الرغم من أن التبريد السائل فعال للغاية، إلا أنه مكلف، ويتطلب معدات متخصصة داخل الكمبيوتر، ويشغل مساحة كبيرة داخل الكمبيوتر، مما قد يمثل مشكلة للتطبيقات التي تتطلب حجمًا أصغر.
لهذه الأسباب، يُستخدم التبريد السائل عادةً لأغراض خاصة فقط، مثل الخوادم المخصصة أو أجهزة الكمبيوتر المخصصة للألعاب المتطورة.
3. التبريد بدون مروحة:أخيرًا وليس آخرًا، التبريد بدون مروحة. يُعرف أيضًا بالتبريد السلبي، ويعتمد على مشتت حراري لتبديد الحرارة التي يولدها المعالج في الهواء. يتم توصيل المشتت الحراري بمصدر الحرارة، ويمتص الحرارة، ويشعها في الهواء المحيط.
تم تصميم هذه المشتتات الحرارية بأكبر مساحة سطح ممكنة حتى تتمكن من تبديد كمية كبيرة من الحرارة على الرغم من حجمها الصغير نسبيًا.
المزايا الرئيسية للتبريد بدون مروحة هي أنه لا يتطلب أجزاء متحركة، ولا يستهلك طاقة أثناء التشغيل، ولا ينتج أي ضوضاء أثناء تبديد الحرارة.
لهذه الأسباب، يعد التبريد بدون مروحة الخيار الأكثر شيوعًا لأجهزة الكمبيوتر الطبية المخصصة والأجهزة اللوحية الصناعية.
عند استخدام جهاز كمبيوتر، ضع يدك على الجزء العلوي أو الخلفي للجهاز. قد تلاحظ أن هذه المناطق أكثر دفئًا من درجة الحرارة المحيطة. إذا كنت تستخدم جهاز كمبيوتر مكتبي عادي، فقد تسمع أيضًا همهمة المروحة الداخلية وهي تنفخ الهواء الساخن وتدور الهواء البارد فوق المكونات الداخلية.
ما تشعر به وتسمعه هو نظام تبريد الكمبيوتر الذي يعمل باستمرار لمنع معالج الكمبيوتر من السخونة الزائدة، مما قد يؤدي إلى تلف المكونات الداخلية.
يعد التبريد أحد أهم الاعتبارات في أي تصميم كمبيوتر، وهناك حلول متعددة لهذه المشكلة. يعتمد اختيار الحل من قبل المصممين على الاستخدام المقصود للكمبيوتر وبيئة التشغيل المتوقعة.
يكمن الجواب في الموصلية الكهربائية. جميع المواد لها مستوى معين من المقاومة، والذي يشير إلى مدى سهولة مرور الإلكترونات عبر المادة. تسبب مقاومة المواد في إهدار بعض الطاقة الكهربائية على شكل حرارة. لهذا السبب تحظى الموصلات الفائقة، وهي مواد يمكنها توصيل الكهرباء دون أي فقد، بتقدير كبير.
ومع ذلك، حتى نحقق هذا الهدف، لا يمكننا سوى الاستمرار في تبريد أجهزة الكمبيوتر الخاصة بنا.
وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات: تعد وحدة المعالجة المركزية (CPU) ووحدة معالجة الرسومات (GPU) من بين المكونات في الكمبيوتر التي تعمل في أعلى درجات الحرارة. إنها تقوم بملايين العمليات الحسابية في الدقيقة وهي صغيرة نسبيًا في الحجم، مما يعني أن الحرارة أكثر تركيزًا. لذلك، عادةً ما يتم تثبيت أجهزة التبريد المخصصة مباشرة على وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات.
إذًا، ماذا يحدث عندما يبدأ الكمبيوتر في السخونة الزائدة؟ في أفضل الأحوال، قد تواجه فاتورة إصلاح أو استبدال باهظة الثمن لجهاز الكمبيوتر الخاص بك. في أسوأ الأحوال، قد تضطر إلى إصلاح أو استبدال أي معدات أخرى تضررت بسبب عطل الكمبيوتر. يمكن أن تكون هذه المعدات أجهزة طبية، أو أنظمة نقاط البيع (POS)، أو تلك الموجودة على خط التجميع.
عندما يسخن الكمبيوتر بشكل مفرط، يمكن أن تحدث عدة أشياء. أبرزها، إذا وصل المعالج المركزي إلى نقطة الغليان البالغة 212 درجة فهرنهايت أو 100 درجة مئوية، فسيقوم تلقائيًا بتقليل أدائه وإبطائه لمنع حدوث تلف خطير.
إذا فشل هذا الإجراء واستمرت الحرارة في الارتفاع، فستتبع عواقب وخيمة. عند درجات الحرارة العالية، يمكن أن يذوب اللحام الذي يربط الدوائر، ويمكن أن يتشقق السيليكون، ويمكن أن تصبح الأسلاك هشة وتفقد عزلها.
1. المراوح: الطريقة الأكثر شيوعًا للتبريد هي استخدام المراوح لدفع الهواء الساخن بعيدًا عن مكونات الكمبيوتر واستبداله بهواء بارد من خارج العلبة.
في حين أن المراوح شائعة جدًا في أجهزة الكمبيوتر الاستهلاكية، إلا أن لها عدة عيوب: فهي صاخبة، ولديها مشاكل في الموثوقية بسبب اعتمادها على الأجزاء المتحركة، ويمكنها نشر الغبار والكائنات الدقيقة في جميع أنحاء بيئة التشغيل.
هذه النقطة الأخيرة مشكلة خطيرة في أي مكان عمل حيث تكون النظافة ذات قيمة عالية، مثل جناح مستشفى أو غرفة نظيفة.
2. التبريد السائل:يعمل التبريد السائل بشكل مشابه للتبريد الهوائي، ولكنه يستخدم السائل كوسيط. يقوم نظام التبريد السائل بتثبيت مبرد على مصدر الحرارة (مثل وحدة المعالجة المركزية) ويستخدم مشعاعًا لنقل الحرارة من المعالج إلى السائل. ثم يتم ضخ السائل خارج المشعاع، وتبريده، وضخه مرة أخرى إلى المشعاع في دورة مستمرة.
على الرغم من أن التبريد السائل فعال للغاية، إلا أنه مكلف، ويتطلب معدات متخصصة داخل الكمبيوتر، ويشغل مساحة كبيرة داخل الكمبيوتر، مما قد يمثل مشكلة للتطبيقات التي تتطلب حجمًا أصغر.
لهذه الأسباب، يُستخدم التبريد السائل عادةً لأغراض خاصة فقط، مثل الخوادم المخصصة أو أجهزة الكمبيوتر المخصصة للألعاب المتطورة.
3. التبريد بدون مروحة:أخيرًا وليس آخرًا، التبريد بدون مروحة. يُعرف أيضًا بالتبريد السلبي، ويعتمد على مشتت حراري لتبديد الحرارة التي يولدها المعالج في الهواء. يتم توصيل المشتت الحراري بمصدر الحرارة، ويمتص الحرارة، ويشعها في الهواء المحيط.
تم تصميم هذه المشتتات الحرارية بأكبر مساحة سطح ممكنة حتى تتمكن من تبديد كمية كبيرة من الحرارة على الرغم من حجمها الصغير نسبيًا.
المزايا الرئيسية للتبريد بدون مروحة هي أنه لا يتطلب أجزاء متحركة، ولا يستهلك طاقة أثناء التشغيل، ولا ينتج أي ضوضاء أثناء تبديد الحرارة.
لهذه الأسباب، يعد التبريد بدون مروحة الخيار الأكثر شيوعًا لأجهزة الكمبيوتر الطبية المخصصة والأجهزة اللوحية الصناعية.
