PEN's Wonder Note

音楽と工作と初音ミクが好きな理系な人のブログ。旧metal_penguinの不思議なノート。

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簡易水冷のCPUクーラーのラジエータファンは吸気か排気か実験した話

◆はじめに

 簡易水冷タイプのCPUクーラーって結構人気があるけども、ラジエータにつけるファンは吸気として使うのが良いのか、排気として使うのが良いのかというのは良く話題になる。

 どちらかと言うと吸気で使うほうが良いという意見が多いようで、その理由を要約すれば「①ラジエータを通過する空気とラジエータ内部を流れる冷却液の温度差が大きい方が冷却効率が高まる。②PCケース内の温度が室温より低いことは無いため、最も温度の低い室温の空気をラジエータに当てることができるのは吸気として使う場合である」という事かなと思う。

 …本当にそうなの?
 
 ということで自分を納得させるためにも実験してみました。やったことは単純で、ラジエータにつけるケースファンの向きを吸気とした場合と排気とした場合それぞれでCPUに30分負荷をかけて、最高温度を比較してみた。

DSC03891_s2.jpg





◆結論(先に言います)

 結論として、吸気として使う方がCPUは良く冷えるということを確認できた。例えば↓のサイトなどには、水冷の真のメリットは熱源に近い所で熱交換をしないようにできる(熱交換を効率よくできる場所で熱交換できるようにしやすい)と書いてあるが、なるほどその通りだなと。
おすすめ水冷CPUクーラーの比較と選び方 ラジエータ・ファンサイズごとにメーカーランキング評価

 この性質を受け入れると、これまた頻出の「簡易水冷と空冷のどちらが良く冷えるのか?」という問には、「ケースに組み込んだ状態なら簡易水冷の方が冷えるけど、バラックなどオープンな空間で使うのならあまり差異はない。」と言うことになるのかな。例えば、↓のサイトを読むと簡易水冷と空冷の差はあまり無いように見えるけども、良くテスト条件のところを見ると、バラックと明記してあり、なるほどね…と。少しCPUクーラーの蘊蓄が増えた気がするよ!
【徹底比較】CPUクーラー性能カタログ 2016夏

※今回の記事は、あくまで僕の考えであって、実験結果も僕の環境ではこうなるという事実に過ぎないので、その辺はご承知おきください。




◆実験

<PC構成(主要部品のみ)>
CPU: Intel Core i7 4770K@4.2GHz(殻割+リキプロ化済)
CPUクーラー: Corsair H60
M/B: ASUS H97-PLUS
Memory:A-DATA DDR3-1600 8GB(4GBx2)
GPU: MSI GTX 1050Ti
SSD:Intel 330シリーズ 180GB
Case:Antec P100
 

<実験ケースとレイアウト>
Case 1:背面ファン(ラジエータ)ファン吸気+天板ファン排気
Case 2:背面ファン(ラジエータ)ファン排気+天板ファン吸気
概要図Case1
概要図Case2

<実験条件>
 そこそこ発熱させないと意味がないので、CPUに電圧を1.25Vほど盛った上、OCCTのLINPACKを30分走らせてその時の温度変化の様子を観察する。余談だけど、万が一真似する人がいた時のために言っておくと、AVXを有効にしたLINPACKはかなり発熱するからOCCTでギリギリとかの環境では危険だから気を付けた方が良いと思う。今年出たSKYLAKE-Xとかかなり厳しそうだな…。
テスト条件

 その他、ラジエータにつけるファンは昔流行ったGentle typhoonの1850rpmモデルをファンコンで全開固定。他のケースファンも試験ケースごとに回転数が異なることが無いようにした。

<結果>
Case 1:背面ファン(ラジエータ)ファン吸気+天板ファン排気 ⇒ 最高温度 約76度
Case 2:背面ファン(ラジエータ)ファン排気+天板ファン吸気 ⇒ 最高温度 約80度
Case 1 result
Case 2 result

<所感>
…まぁ、予想通りの結果でした。

 Case 1の方は再現性も確認したんだけどほぼ同等の結果になった。
 この4℃の差は初めの方で言ったように、ラジエータを通過する気体と冷却材の温度差に起因していると考えられる。この4℃を大きいと思うか小さいと思うかは個人の感覚によるところが大きいと思うけど、個人的には有意な差と言えると思う。例えば冷却系カスタムの定番はグリス交換やCPUクーラーの交換だけど、5度~10度ぐらい冷えるようになれば劇的な改造効果と呼べる世界なので、ファンの向きを変えるだけで4℃ってのは決して小さい差ではないと思う。

 また、「ラジエータファンを吸気として使った時に、排気として使った場合と比較して下がる温度の大小」はシステムの構成でも変わると考えられる。例えば、ケース内に大容量のグラボ等の発熱が大きい部品がある場合は、特にPCケース内部が熱くなりやすく、その温度差はより大きくなるだろうし、ファンがたくさんついていてエアフローに優れるケースであれば、室温とPC内部の温度差が小さくなりやすいため、その温度差はあまり無いかもしれない。今回のテストがじゃあどの辺のポジションなのかというと、グラボはGTX 1050Tiで補助電源は不要だけど、ファンも回転数を絞っているから…うーん、よくわからん。

 最後に、今回の話はあくまで「CPUは」良く冷えるという話であって、ケース内の温度は上がるのでは?、とか排気として使うのが定番の背面を吸気ファンとして使うとエアフローが変になるんじゃないの?という疑問は当然ある。なので、多少のCPUの温度は犠牲にして、ケース内の部品(例えばM.2やメモリ)の安定化や長寿命化のためエアフローを重視して排気で使うんだ!等の主張をされる方がいても、当然そういう考え方もあると思うよ!


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テーマ:自作パソコン - ジャンル:コンピュータ

  1. 2017/12/23(土) 23:32:47|
  2. PC
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久しぶりにPCを弄った話

年明けからちょくちょくPCを弄ったのでそのことを書いておこう。

■きっかけ
2015年の正月ぐらいにPCを弄ってから、今日までそのままにしてた。
もともとはWindows7だったのだけど、昨年夏ごろにWindows10にアップグレードインストールしてた。
その際のインストールがクリーンインストールでは無かったのと、いろいろ雑なソフトの入れ方をしてたせいでシステムドライブのSSDが気持ち悪い感じ&容量も減ってきたので、Windows10のディスクを買ってきてクリーンインストールすることにした。

どうせならハードウェアもi7-7700Kなどの最新世代のCPUに更新しようと思ったが、予算的に厳しいので、もう少し様子を見ることにした。
(各種ベンチマークの結果は後に載せます)

■今回変更した主要な項目と概要
(1). CPU i7-4770K(殻割り&リキプロ化済み)
 以前から使っているものを流用。ふと思いついて、もう一度リキプロを塗りなおす事にした。
 リキプロの塗り方が悪かったのか、CPUクーラーとヒートシンクの間のつけ方が悪かったのか、
 CPU温度はかなり下がった。

(2). M/B ASUS H97-PLUS → Z87-PRO → H97-PLUS(結局変更なし)
 Z87-PROを持っていたのに何故かH97を使っていたので戻すことにした。
 K付きのCPUはZシリーズを使わないとオーバークロック設定が制限を受ける。
 後に思い出したのだけど、PCIスロットが無いのが不満でH97を使っていたのだと思う。
 
 (しばらくして)
 Z87で一週間ぐらい運用したが、オーディオが気に入らなくてH97に戻した。
 実はH97でもBIOSをアップデートすることでオーバークロックが出来るのであった。
 Z87と比べてメモリのオーバークロックがかなり制限を受けるけど、
 PCIスロットが使える&なぜか起動時間が短いので、結局H97で運用することにした。
 

(3). グラボ Geforce GTX660 → RADEON HD7750
 クリーンインストール成功後してしばらくはGTX660を使っていたのだけど、
 ドライバに問題ありそうだったので、以前使っていたHD7750を引っ張り出してきた。
 グラフィック性能がいる使用用途は殆どないので、グラボはオンボ以外であればある程度のレベルで良かった。

(4). サウンドカード 玄人志向 CMI8787-HG2PCI → E-MU 0404USB → CMI8787-HG2PCI(結局変更なし)
 DTMをする時のメインのサウンドカードはE-MU 1616m PCIeを使っているので、サブのサウンドカードを変更。
 オンボでもいいかと思ってたけど、このマザーのオンボの出力はレベルが-3dBぐらい下がる症状を発見し、却下。
 HG2PCIは動作も安定してたし、音もよかった。ASIO対応してるし。
 E-MU 0404 USBは音はいいけど、たまにデバイスを認識しなくなる症状が出てる。
 以前はこんな事なかったので、マザー側のUSBドライバに問題があるのではないかと思ってる。
 次ハードウェア更新するときは必ずPCIスロットがついているやつにしよう。
 
 (しばらくして)
 前述の通り、Z87環境でのオーディオの運用がイマイチだったので、
 H97に戻して、E-MU 1616 PCIe + CMI8787-HG2PCIで運用することにした。

(5). LANカード オンボード → INTEL Gigabit CT Desktop Adapter EXPI9301CT
 自分の場合、PCの使用目的で最も能力がいるのがDTMなのだけど、
 オーディオを扱うPCのベンチマークとして、
 よく使われるDPC Latency Checkerと、LatencyMonというツールがある。
 最初、DPC Latencyがどうも不安定で、何もしていないのに500-1000µsecぐらい出ていた。
 色々調べたところ、ndis.sysというネットワーク関係のドライバに起因するようで、
 同じような症状で悩んでいる人が結構いるみたいだった。
 その中で対策として、LANカードを買ってみたという記事を見たので、なるほどその手があったかと思い、
 最も定番と思われるLANカードを追設。
 この対策は結構効果があって、実際のDTM環境において効果を実感できた。

上記のうち、効果を実感することができた、(1)と(5)について詳細を書く。
Windows10自体は特に問題なくインストール出来た。

一応、最終的に運用するハードウェア構成を書いておく。
・CPU: INTEL Core i7-4770K@4.2GHz
・マザーボード: ASUS H97-PLUS(BIOS 2603)
・メモリー: A-DATA AX3U2133XC4G10 4GB×2 @DDR3-1333
・グラボ: PowerColor RADEON HD7750
・SSD #1: INTEL SSD 330シリーズ 180GB
・SSD #2: Samsung SSD 840 シリーズ 240GB(VST音源のデータ用)
・HDD: Western Digital WD20EARX 2TB
・LANカード: INTEL Gigabit CT Desktop Adapter EXPI9301CT
・サウンドカード #1: E-MU 1616m PCIe(DAWなどでオーディオIFとして使用)
・サウンドカード #2: 玄人志向 CMI8787-HG2PCI(Windowsのサウンド再生デバイスとして使用)
・電源: Seasonic G-550(550W)
・ケース: Antec P-100
・CPUクーラー: CORSAIR H60(簡易水冷)
IMG_8702s.jpg


■4770Kの再リキプロ塗布&ベンチ結果
#1 リキプロの再塗布
殻割りした4770KとH60を使っていたのだけど、冷却能力がどうも微妙な気がしたので、リキプロを再塗布することにした。
H60を外した時に気づいたが、以前の環境で冷却がイマイチに感じたのは、ヒートスプレッダと水枕の間の密着が悪かったことが原因じゃないかと思う。H60は水枕側に最初にグリスが塗られているのだけど(INTELの標準クーラーみたいな感じのやつ)、それが半分くらいし接していない感じだった。

↓以前使っていたi7-920でリキプロ塗布の予行演習
IMG_8585s.jpg

↓4770Kを一度分解して、リキプロをふき取った後
IMG_8610s.jpg

↓リキプロを塗り直した後
IMG_8613s.jpg

↓CPUのヒートスプレッダへのサーマルグリス(JP-DX1)を塗布した後。今回はヘラで伸ばした。
(Z97-PROへ組み込んだ際の写真)
IMG_8614s.jpg
JP-DX1はそのままでは硬くて塗り伸ばしにくかったのでドライヤーで適宜加熱しながら塗った。

#2 冷却能力検証
冷却能力はかなりの改善が見られた。
クーラーのファン回転数を落として、クロックは上がっているのに、温度は75度→63度と10度以上下がるというね。
ちなみに3.9GHzと4.2GHzではCPUコア電圧(OCCTのVID)は1.2Vでほぼ同じだった。

同じ冷却機材使っても、ベストな状態で設置できた時と出来ていない時って相当差が出ることがわかった。
自分が今回意識したのは、リキプロ塗るときに塗布面をアセトンで丁寧に脱脂した点と、リキプロ、JP-DX1ともに均一に広げて、薄いよりは厚く塗るようにした点かな。

↓弄る前
2017-01-08-10h53-Temperature-CPU.png

↓弄った後(リキプロ塗り直し+JP-DX1ヘラ塗り)
2017-01-29-17h45-Temperature-CPU.png


#3 ベンチ結果
Super PI 100万桁: 8.630s
CINEBENCH R15 CPU: 842cb (Single Core: 167cb)
CINEBENCH R15 OpenGL: 68.97 fps

CINEBENCH R15

CINEBENCHのスコアを以下の記事と比較すると、6700Kは+2%(Single Core +5%)、7700Kは+13%(Single Core +11 %)程度となっている。
大きいか小さいかでいうと小さい差と思うけども、さすがに最新環境は進歩しているなぁとは思う。
CPU世代移行の目安として、旧環境でのオーバークロックと新環境での定格でのSingle Coreでのスコア比が+30%以上となったら買い替えを検討しようとか思ったり。次は個人的にはX系統がいいなぁ。でも、この感じだと+30%はあと2,3世代は待たないといけない感じもする。
Kaby Lake「Core i7-7700K」はSkylakeよりも高クロックかつ低消費電力に

余談:Z87でオーバークロックも試したが、この個体は4.7GHzではCPUコア電圧1.4Vで起動できなかった。
冷却能力にはまだ余力があるけれど、耐性の問題であまり回る個体ではないように思う。
46-46-43-42はOCCTも6時間通ったが、後述の理由により、4.2GHz運用とした。

■DPC Latency
DTMをする人はDPC Latency checkerで状態をチェックすると良いらしい。
(ただ、神経質な人はチェックしない方が吉かもしれない。)
(しかもこれ、確実な対策っていのうは無くて、いろいろやってみないと改善しない。さらに、改善したとしてもたまに再発する。)
(そもそもDPC latencyはWindows10では正しく測れていないという噂もある。)

という訳で、シンプルに改善前と改善後で自分がやった事と、その効果のみを記す。

#1 改善前の症状
Guitar Rig4でE-MU 1616mPCIeのASIOのレイテンシを2msecに設定するとプチノイズだらけでとても不愉快だった。

#2 改善後
上記のレイテンシを2msecにしても、ほとんどプチノイズが発生することが無くなった。
まぁ、実際にはレイテンシ2msecも3msecも殆ど違いがわからないので、余裕をみて3msecで運用してるのだけど。

#3 対策
いろいろな原因があると思う。正直、根本的な原因は専門家じゃないとわからないと思う。
ただ、僕が色々やってみて効果があると感じた対策を以下の4つ。
・ネットワーク関係が一番怪しい。LANのドライバのバージョンを確認し、最新だったらネットワークカードを追設したりする。
・グラフィック関係も怪しい。ドライバのバージョンを変えてみる。カードのメーカを変えてみる。nVidia⇔INTEL⇔AMDとか。
・CPUのEISTを無効にする。
・CPUのコアごとの動作倍率を揃える。←最近のCPUはターボ時のクロックが44-44-43-42とかあるので注意。
僕の環境では46-46-43-42でオーバークロックさせるとレイテンシが大きくなり、揃えたらレイテンシが小さくなる症状が出た。

↓Native Instrumentsがこの問題に関して対処方法を記述しているページを見つけたので、参考に。
オーディオ処理のためのWindows最適化

一般的にできる対策はすべて書いてある気がした。
ただ、個人的にはLatency Monはあまり入れたくないし(一度Windows10が不安定になって結局クリーンインストールしなおした)、
オーディオパフォーマンスを知るためには、NativeInstrumentsのハードを用意しなくても、DPC Latency Checkerで十分なように思う。


#4 対策前後のスクショ
・対策前
DPC latency1

・対策後
DPL_latency.png





=============================
年が明けてからもう1ヵ月たった。
昨年度は実は秋ごろに車を買ったりしたのだけど、書くのを忘れていた。
PCもいい環境ができて、仕事も少しずつ慣れてきたので、今年は良い曲を2、3曲作りたい。
そしたら、また、即売会に持っていきたいな。
  1. 2017/01/22(日) 15:12:58|
  2. PC
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Xeon E3-1245 v3 レビュー

先週発売になったHaswellですが、発売日に買ってきました。
全世代のIvy Bridgeからそれほど性能向上は大きくないとの前評判でしたが、
初代Corei7-920を使っていた事もあり、Haswellへの移行を行いました。
その使用感と各種ベンチ結果をレビューしたいと思います。

・なぜi7ではなくXeonか?
名前がカッコいい+若干のお得感
昔はXeonと言えば、高級なイメージでしたがE3シリーズが追加されてからは
普及価格帯にまで値段が下がりました。

・i7 4770とE3 1245-v3の違い
http://ark.intel.com/compare/75462,75122
定格周波数は3.4GHzで同じですが、TB時の周波数が4770の方が0.1GHz高速です。
また、オンボードグラフィックスが4770がHD 4600なのに対し、
1245はP4600というOPEN GLに最適化されたグラフィックスになっているようです。
あとはECCメモリのサポートがあるかないか。

・構成
M/B: ASRock Fatal1ty H87 Performance
CPU: Intel Xeon E3-1245 v3
CPU Cooler: ENERMAX ETS-T40
Memory: UMAX Cetus DCDDR3-8GB-1600OC(Non ECC)
VGA: Zotac GeForce GTX660 2GB
BD: Drive PIONEER BD-RW BDR-207D
System drive: Inetl 330 Series SSDSC2CT180A3K5
PS: Antec True Power NewTP-550
OS: Windows7 Ultimate
WS000000.jpg


・使用感
まだ1週間ですが、いきなりのBSoD等はありません。
疑心暗鬼気味になるので、動作がもっさりしてる気がする事はあります。
CPUがかなり細かく周波数を変えているようなので、それが最適化されてないのかなと思っています。
この辺は今後のBIOSアップデートに期待したいですね。

また、メモリをDDR3-1600動作させるとOCCTですぐエラーを吐いて止まるという現象が見られました。
メモリとマザーもしくはCPUの問題と完全に切り分けできた訳ではないですが、
DDR3-1333動作させる事で無事に8時間回る事を確認しました。

・ベンチ結果
自分で取った比較対象のデータを持っていないのですが、
ここ↓を参考に比較を行いました。理由はVGAがGTX 660で同じだからです。
http://northwood.blog60.fc2.com/blog-entry-6790.html
自分が行ったのは、SuperPi、wPrime、PCMark 7、CINEBENCH R11.5です。
===================================
Super Pi 1M: 9.775sec
Super Pi 32M: 109.994sec
wPrime 32M: 7.358sec
wPrime 1024M: 226.405sec
CINEBENCH R11.5 CPU: 7.87pts
CINEBENCH R11.5 OpenGL: 72.14fps
PCMark 7: 5434
===================================

殆どのベンチで4770Kはもとより3770Kに勝てないという結果になりました。
唯一、OpenGLは良かったですが。
定格周波数、TB周波数ともに0.1GHz低いと考えると妥当かも知れません。
検証の為にOC出来れば良かったのですが、H87ではそれは出来ません。
今回、Hシリーズ買ってみて思ったのは、Zシリーズ買っとこうよという事。
オーバークロック設定弄れないのは思ってたより色々と不便です。
資金的な問題からケチったのですが、良くない。これは良くないよ。反省した。

・おまけ
自分がPCの環境を一新した最大の理由は、
DTMを行う上で処理能力についてi-7920では限界を感じたからです。

具体的には、トラック数やエフェクトが増えるに連れ、
演算が増大し、バッファが不足しノイズが乗ることが増えます。
i7 920の時点で、OCする事によっていくらかそれを減らす事が出来る事が分かっていたので、
処理能力を向上させる事で、レイテンシーを減らせる事を期待した訳です。

自分が使っているオーディオIFはPCIexpress接続のE-MU1616mPCIeというモデルです。
i7-920の時は、44.1KHzで入力から出力まで8.6msecで設定すると、ファイルが重くなると
少しずつノイズが乗ることがあり、プロジェクトの終盤では10.8msecにして使っていました。
ギターを弾く上で殆どその違いを感じる事は無かったのですが、10msecを切りたいと思っていました。

今回、E3-1245v3に乗り換えて同じプロジェクトを再生すると、8.6msecでも安定して再生する事が出来ました。
6.4msec行けるかなと思ったのですがキツイようで。
もう少しで行けそうな気がするのに、ここでオーバークロックが出来ないのが大変残念。

やはり自作erはオーバークロック設定弄れてナンボですね。
この反省が、今回プラットフォームを移行しての最大の収穫でした。

誰か、i7-920のプラットフォームと引き合えに、Z77かX79のプラットフォーム交換してくれないかな~
  1. 2013/06/08(土) 13:20:38|
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SSDを買ってきた

未来のストレージデバイスとして近年一番ホットなPCパーツといえばSSDだと思われる。
SSDは役割的にはストレージデバイスであり、簡単に特徴を挙げるなら
(1)無音(機械的駆動部分を持たないため)
(2)超高速な読み込み性能
(3)HDDに比べると容量あたりの価格が高い

(3)が響いて今までSSDを使ってなかったのだが、ついに一番人気のIntel X-25M 80GB買ってきました。
SSDは容量あたりの価格の高いため、OS等のシステム用ドライブとしてSSDを使い、HDDをデータ用として使うのが主流である。
(今回買ったのSSDは80GBで18Kだが、HDDは1TBで5Kの時代。つまり価格容量比は40倍超)

で、OSを再インストールして使ってみた感想だが、たぶん今一番PCパーツを交換してみて効果を実感できる買い物だと思う。
グラボの交換、CPUのオーバークロックなどやって来たが、どれも通常使用においてはそんなに効果を実感することがなかったが、SSDの投入は劇的な成果があった。
まず、OSの起動が今までの半分以下になったし、とにかくサクサク動く。一度体験するともう戻れないと随所で言われてるのも頷ける。また、HDDは機械的な駆動部を持つためにシーク中はガリガリ音がするが、SSDはそんな事もない。
価格的には手軽にとは言いがたい部分もあるが、PCの性能アップを手軽に体験したいならSSDは超おススメですよ。




SSD(Intel X25-M 80GB)
イメージ005


HDD(WesternDigital WD6400AAKS 640GB 7200rpm)
イメージ002


下から2つのデータ(ランダムリード・ライト)が体感速度に大きく影響を及ぼすと言われている。
HDDは連続した一連のデータの書き込みはそこそこ高速だが、読み込み性能はSSDに全く敵わない。



(参考)
Windowsエクスペリエンスインデックス(プライマリハードディスクが5.9→7.7に)
イメージ003
  1. 2010/10/12(火) 10:54:05|
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修理に出したHD5750が5770になって帰ってきた

以前壊れたHD5750が壊れたので修理に出してたのだが、修理が完了したとの連絡を受けたので先週の土曜日に取りに行ってきた。

店員さんが箱を持ってきたのだが僕はすぐにHD5770である事に気づいた。
わかりやすく言うと「瀕死になったピカチュウをポケモンセンターに預けたら、ライチュウになって戻ってきました」みたいな感じかな。
なぜ修理に出した製品が違う物になって戻ってきたかわかんないけど、まぁいいやという事で。
このHD5770はオーバークロック耐性が全くなく、弄りがいが無く面白みには欠けたのでレビューは割愛。

それからワットチェッカー付きタップを買ってた。
自分のパソコンがどれくらい電力を喰ってるか知りたかったが、アイドル時は100W弱、高負荷時でも200W強ぐらいだったので、思ったより全然電気喰ってなかった。
  1. 2010/10/04(月) 22:16:35|
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