domingo, 18 de enero de 2015

Ruido, Temperaturas, y Rendimiento de Minimax3

En la presentación de Minimax3 mostré sus diferentes caras pero no toqué algunos vértices, los cuales mostraré a continuación en este apéndice.

Expondré el triángulo formado por el ruido, la temperatura y el rendimiento de PC Gamer 2015, y lo compararé contra el del PC Gamer 2014, ambos son ordenadores entusiastas con formato reducido Mini-ITX.

Para que se haga el silencio empezaré haciendo ruido ruido que es el apartado que más suena en este castigo.

Cómo reducir el ruido del PC (caso práctico con Minimax3)


RUIDO
Años atrás mi prioridad estaba en diferente nido, pero hoy cuido el ruido, y la baja sonoridad producida por un equipo es una cualidad que considero primordial. Un objetivo que me marqué con Minimax3 era conseguir un PC más silencioso que el anterior.

Los elementos que influyen en el ruido resultante que emite el ordenador son:
  • El diseño de la caja. Tamaño, cantidad de orificios, aberturas de ventilación, uso o no de material amortiguador del sonido.
  • La cantidad de ventiladores instalados. A más número de ventiladores más ruido producido, pero no aumentará de una forma sumatoria. (clave: POCOS)
  • El tamaño de los ventiladores. Cuanto más grande sea el diámetro del ventilador menos ruido producirá, principalmente por la razón del punto siguiente. (clave: GRANDES)
  • La velocidad de los ventiladores. Las revoluciones por minuto (rpm) a las que giren son determinantes. Los ventiladores pequeños necesitan girar a más revoluciones para producir el mismo caudal de aire que un ventilador mayor. (clave: BAJAS RPM)
  • La ubicación de los ventiladores. En la caja, en disipador, en radiador... Y si es en la caja, en la parte frontal, posterior, lateral, en una zona de la caja abierta o cerrada; con o sin filtros anti-polvo instalados, etc.
  • La fuente de alimentación. La fuente de alimentación también lleva un ventilador para su refrigeración, se aplican los factores mencionados del tamaño y su velocidad. También la fuente puede producir ruido eléctrico audible.
  • La tarjeta gráfica. Sucede lo mismo que en la fuente de alimentación. Además añade la componente del tipo de ventilador que monta la gráfica, tipo turbina o soplador (blower), o ventilador estándar, que afectará en el ruido producido.

Otros elementos que varían la percepción que tendremos de ese ruido producido:
  • La distancia a la que estamos. Es tan obvio que a veces se obvia. La intensidad con la que escuchamos el ruido disminuye cuando nos alejamos de la fuente de ruido. Colocar el PC lo más alejado de nuestras orejas ayuda.
  • Las orejas que tenemos. El ruido tiene una gran componente subjetiva y psicológica, así que el cerebro particular de cada oyente es influyente en la cantidad de sonido percibido como molesto ruido.

Moraleja: La mayor fuente de ruido proviene de los ventiladores, para construir un PC silencioso la clave es montar el menor número posible de ventiladores, que sean del mayor tamaño de diámetro admisible, y hacerlos funcionar a las menores revoluciones suficientes para mantener unas temperaturas seguras.


VENTILADORES DE LA CAJA
Ventiladores de Minimax3 vs Minimax1 - caja NCASE M1

A la izquierda montando Minimax3 (PC 2015) y a la derecha desmontando Minimax1 (PC 2014), para referirme a ellos de forma abreviada usaré M3 y M1 respectivamente.

La caja, mis orejas, y la distancia a la que me sentaré, son variables que no cambian entre ellos. Asimismo ambos montan dos ventiladores de 120mm en el suelo de la caja, aspirando y con filtros anti-polvo instalados, pero con la diferencia de que en M1 los tenía funcionando sobre las 900 rpm mientras que en M3 los he dejado a 650 rpm, la primera reducción de ruido.

En M1 tuve como ventiladores del suelo de la caja los siguientes y en este orden: SilverStone AP121 (en PC 2014 presentación inicial), Scythe Slip Stream Slim (en PC 2014 actualización 1), y los Corsair AF120 Quiet (que se ven en la foto superior). El más molesto era el Scythe Slim que producía un ligero ruido desagradable del motor. Los SilverStone FQ122 (en PC 2015 presentación) son bastante inaudibles a bajas rpm.

Por el momento me reservo otra importante reducción de ruido, quitando uno de esos dos ventiladores del suelo de la caja, que estoy convencido apenas aporta nada a la refrigeración general, e incluso probar eliminar los dos ventiladores.

Configuración de los ventiladores para PC silencioso

En la captura superior de la BIOS, muestro como tengo los dos ventiladores del suelo de la caja conectados juntos (mediante un splitter) en "Chassis Fan 1" funcionando fijo sobre los 650 rpm. Y en "CPU Fan" tengo conectados juntos los dos ventiladores del disipador del procesador.trabajando también de forma fija (no variable) sobre los 900 rpm.

VENTILADORES DEL DISIPADOR
Si comparamos los ventiladores utilizados en la refrigeración de la CPU entre ambos PCs, tenemos en M1 dos ventiladores de 120mm y en M3 un ventilador de 140mm (visible en la foto anterior) y otro de 120mm que queda tapado por el de 140mm. Aquí tenemos la segunda reducción de ruido al haber empleado en M3 un ventilador de mayor tamaño.

He comentado al principio que la ubicación del ventilador es otro factor influyente en el ruido que vamos a percibir, pues bien, aquí tenemos la tercera reducción de ruido de M3, uno de los dos ventiladores del disipador lo hemos quitado de la rejilla del panel lateral de la caja y lo hemos alejado de nuestros oídos.

La cuarta reducción de ruido viene por el cambio de tipo de disipador del procesador, de utilizar líquida en M1 a disipar por aire en M3, eliminando así el ruido producido por la bomba de agua.


Moraleja: El beneficio de cada una de estas reducciones de ruido por separado es leve, incluso en algún caso imperceptible porque su ruido puede quedar enmascarado por otro. Pero el objetivo es eliminar o reducir esos ruidos, para que con el conjunto de reducciones sí se aprecie una menor sonoridad del equipo.


RUIDO DE LA FUENTE
La fuente de alimentación en ambos PCs es de formato reducido SFX, y éste lleva un ventilador pequeño de 80mm, que es un punto negativo en la sonoridad. Las fuentes estándar llevan el ventilador de 120mm y algunas incluso de 140mm, siendo más silenciosas.

Ya comenté que en esta caja se puede montar una fuente de tamaño ATX convencional pero a costa de no poder instalar una tarjeta gráfica larga, por eso lo descarté también para M3. La quinta reducción de ruido viene porque la fuente SFX instalada en M3 es un modelo reciente algo más silenciosa aunque mantenga el ventilador de 80mm. La clave está en que este nuevo modelo mantiene el ventilador apagado (es una fuente semi-fanless) mientras su temperatura interna no alcance los 45ºC.

Pero alcanza esa temperatura incluso estando haciendo tareas de escritorio (poca carga) con una temperatura ambiente fresca de 19ºC. Basado en hechos reales actuales mientras escribo este castigo. Es decir, a la práctica casi nunca estará parado su ventilador. Aun así, sí lo noto más silencioso que el de M1 y por eso lo he contado como una reducción de ruido.

Ruidos del ventilador aparte, ambas fuentes producen en ocasiones otro tipo de ruido, cuando están con bastante carga de trabajo, un ruido eléctrico proveniente de las bobinas (conocido como coil whine). Diría que menor en esta nueva SFX de M3, pero es algo que sólo me sucede jugando y al llevar puestos los auriculares no lo escucho, no molesta.

En M3 se ha introducido un ruido no presente en M1, y es que la fuente hace como un pequeño canto de un pájaro en alguna ocasión. La frecuencia aproximada es de una vez en cada arranque del PC, pero no en ese momento sino algunos minutos después. Una hipótesis es que se produce precisamente en el umbral de temperatura cuando el ventilador tiene que ponerse en marcha. El canto del pajarillo no es un ruido desagradable y además dura menos de 3 segundos.


RUIDO DE LA GRÁFICA
El ventilador de la gráfica en tareas de escritorio gira a pocas rpm y es poco perceptible, su ruido queda tapado por el resto de ventiladores de la caja y disipador. Por el contrario, en las sesiones de juego, el ventilador de la gráfica es lo que produce mayor intensidad de ruido con diferencia, seguido de la fuente de alimentación, pero al estar con auriculares no representa un problema.

En una caja de mayor tamaño, si usamos una gráfica de disipador abierto con doble ventilador, conseguiremos que el ruido producido en carga sea bastante menor. Pero en la diminuta caja de M3 y M1 conviene que el aire caliente de la gráfica sea expulsado directamente al exterior, por eso es recomendable montar una gráfica con disipador cerrado y ventilador radial tipo turbina, que son más ruidosos.

Hay que distinguir entre los tipo turbina estándar y el de gama alta de nVidia conocido como el disipador de referencia de las TITAN, por su primera aparición, que está presente en las gráficas de gama alta Titan, 780, 780 Ti, Titan Black y 980, y es bastante más silencioso.

M3 monta la Titan Black, M1 se marchó de casa con una GTX 970 tipo turbina estándar, y pude comprobar que, en efecto, hay una gran diferencia de nivel ruido entre los dos disipadores siendo ambos de tipo turbina (blower).


MEDICIÓN DEL RUIDO
Para tener algún valor objetivo de mi objetivo, quise medir la sonoridad total de Minimax3. De sonómetro utilicé una app para el móvil, y lo coloqué a unos 40cm del lateral de la caja, próximo a la distancia a la que lo tengo.

App sonómetro para medir el ruido

El ruido ambiental con el PC apagado era de 23 dB, que es un ambiente muy silencioso; eran las diez de la noche como se aprecia en la captura, con las ventanas cerradas, la puerta de la habitación ajustada, y Tele5 apagada.

Al encender el equipo el ruido ambiental pasó a los 27 dB que sigue siendo ruido moderado. La diferencia son 4 dB, que es mayor de la que parece esa cifra, porque cada 3 dB de aumento significa doblar el ruido anterior.

App sonómetro - PC apagado vs PC encendido

Estos son los datos actuales en M3, y de M1 tengo guardados que inicialmente el ruido aumentaba en 8 dB al encender el PC, y tras algunos cambios de ventilador y ajustes se quedó en 5 dB.

Lo importante en el ruido no son las cifras sino la percepción humana que incluye la variante subjetiva que ya he comentado. Yo siento M3 más silencioso que M1, y en este caso las mediciones concuerdan.


TEMPERATURAS
Dejar los ventiladores a mínimas revoluciones y optar por un disipador por aire en lugar de una refrigeración líquida con radiador doble, todo en aras del silencio, tiene sus consecuencias, porque el silencio hace hablar a la temperatura, y vamos a ver qué dice.

Las temperaturas estacionarias después de más de 10 horas con el PC encendido, con una temperatura ambiente de 21ºC, rondaban entre los 31ºC y 35ºC en todos los componentes, que son muy buenas temperaturas.

Minimax3 temperaturas estacionarias


He seleccionado las peores temperaturas de todas las que tengo capturadas mientras juego, porque paradójicamente jugar es la actividad que provoca trabajar más a Minimax, y esas son las temperaturas que me interesa conocer.

La temperatura ambiente era de 22ºC, y la sesión de juego de algo más de 2 horas, los resultados de picos máximos son que el SSD situado en el frontal de la caja (sin ningún flujo de aire) alcanzó los 39ºC, la placa base los 47ºC, los núcleos de la CPU los 71ºC, y la gráfica los 84ºC, que son temperaturas perfectamente válidas y seguras.

Minimax3 temperaturas máximas (y las peores registradas)


Nota: Las temperaturas máximas poniendo la CPU en un estrés irreal con Prime95 (64 bits) SmallFFT alcanzan los 85ºC con 22ºC de ambiente. Advertir que las últimas versiones de Prime95 utilizan las instrucciones FMA3 del Core i7-4790K, y ponen los núcleos entre 90 y 100ºC en 1 minuto, se debe emplear como máximo la versión 26.6.


RENDIMIENTO
Para finalizar una comparativa de rendimiento entre M3 y M1.

i7-4790K vs i7-4770K comparativa benchmarks

Por un lado, el i7-4790K vs i7-4770K demuestra que es prácticamente un 13% más rápido, acorde al 14% de diferencia de sus velocidades base, 4000 MHz vs 3500 MHz, y de casi 13% con su Turbo máximo, 4400 MHz vs 3900 MHz.

Las memorias se comportan igual siendo las de M3 de peor latencia, CL11 vs CL10. En general los resultados entre -1% y +1% de diferencia representan empate, el mismo resultado, ya que probablemente sea la propia variabilidad del benchmark.

En el apartado gráfico, los resultados de M1 eran con la GTX 780 Ti, que funciona a un 10% más de velocidad que la GTX Titan Black y le permite obtener entre un 4 y 8% de ventaja en estos bencharmks. En el uso real en juegos, jugando a 4K, los resultados serían diferentes gracias a que la Titan Black tiene el doble de memoria, 6GB vs 3GB.


Como curiosidad de lo bestia que es este procesador, i7-4790K y sus 4 cores, adjunto captura del resultado de una prueba de AIDA64 donde queda el primero, por encima de los potentes de 6 núcleos i7-5820K y i7-4930K, gracias a su diferencia de MHz.

i7-4790K benchmark



Ahora realizaré la última reducción de ruido, dejando de escribir en el querido teclado mecánico.


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