Noctua’s Standardised Performance Rating (NSPR) and compatibility classification for CPU coolers

Noctua的标准化性能评估(NSPR)和CPU散热器的兼容性分类

衡量、评估和比较CPU散热器的性能,以便为特定的处理器选择更好的散热解决方案,这看起来是件很复杂的事情, 随着CPU制造商和许多散热器供应商提供的TDP(热设计功率)规格变得越来越混乱,Noctua决定通过为每个散热器提供简单、通用的性能等级(Noctua标准化性能)来帮助客户做出正确的购买选择, Noctua标准化性能(NSPR)以及详细的CPU特定兼容性分类,这些分类使用户可以确定在特定CPU上使用正确的型号,从而达到自己期待的加速超频效果。



TDP(热功耗设计)额定值的问题

CPU制造商已设定TDP(热功耗设计)额定值,以指定其处理器将散发多少热量,以方便客户可以选择合适的散热器。 作为响应,散热器制造商已开始指定其散热器支持的TDP量。 尽管听起来很简单,但是这样反而产生了几个严重的问题,不同散热器制造商根据自己制定的规格去匹配CPU制造商设定的TDP额定制将会变得越来越混乱。

首先,这些年来,英特尔和AMD公布的TDP值变得越来越容易引起误解。 如今,看到所谓的标注的“ 95W”或“ 105W” 但CPU产生150W或更高的热量输出并不少见。 过去,将CPU超到指定的TDP通常需要用户进行手动调整(超频),但是如今,许多CPU使用其Turbo模式自动超出其指定的TDP额定值。 许多发烧级主板通常会进一步增强这些Turbo设置,这些主板默认情况下不会强制执行Intel和AMD的建议功率限制,除非用户手动对其进行限制。 考虑到所有这些,选择仅支持CPU指定的TDP散热器可能就会出现问题了,会导致其系统性能远低于预期。 因此,CPU制造商给出的TDP规范不再可以用作选择散热器的参考。

而且,这只是冰山一角。 第二个关键问题是,散热器的散热量可能因CPU的规格型号而不同。 例如,相同的散热器可能在A CPU A耗散250W,而在B CPU 上仅耗散150W。特别是,具有较小芯片(DIE)和较小的集成散热器(IHS)的CPU与较大芯片的CPU相比,散热会困难得多。 会散发出完全不同的热量 ,除了由于不同的热通量密度而导致的这些差异之外,其他方面(例如内部DIE配置和在处理器封装上的放置以及处理器的最高允许温度)也会导致各型号之间的显著差异。 因此,按照总体TDP等级分配给CPU散热器也会导致误差。

第三,更大散热能力绝不是散热器热性能的唯一方面,甚至也不是最重要的方面:基于热管的CPU散热器的热性能不会线性扩展,因此即使散热器A能够为了可以消耗高达350W的热量,而散热器B仅消耗300W的热量,在较低的发热量(例如150W)下,它们仍然可能表现相同,这就与用户所需要的最大使用限度有关了。 因此,TDP额定值无法说明有关散热器性能的全部情况。 这对于具有高热通量密度或其他内部限制的CPU尤其重要,无论散热器能够散发多少热量,这些热量都肯定将远超于相对较低的功率水平。 例如,如果CPU由于内部限制而不能超过120W,那么与理论上即使散热器可以耗散300或350W的功率,对于客户而言,重要的是能够冷却120W的功耗就可以了。

而后,但并非是最不重要的一点,通常不清楚一些散热器制造商宣传的TDP等级实际上是如何得出的。这是一个很大的问题,因为散热器可以散发的最大热量将会根据测试环境和参数而变化很大。结果不仅仅是会因CPU的不同而不同,或者如果使用自定义加热元件而不是实际的CPU,结果还将取决于环境温度以及允许CPU或加热元件达到的最高温度。例如,当在15°C环境温度下进行试验且允许加热元件达到90°C时,散热器可散发的最大热量将与在25°C环境温度下进行试验且允许加热元件达到50°C时是完全不同的。因为大多数散热器制造商未规定其TDP额定值,然而,使用这些评级来比较不同制造商的产品是非常困难的。由于没有指定参数,因此无法控制值,一些品牌已经开始宣传TDP评级,这对于现实世界的应用来说似乎根本不切实际。使用一些发热量较大的游戏来做为参考对我们来说也是不可行的,这也是Noctua不发布TDP分级的另一个原因。取而代之的是,我们通过结合我们的Noctua标准化性能等级(NSPR)和特定于CPU的分类,避免了常见TDP等级的各种缺点。



 

 

Noctua标准化绩效评级(NSPR)

Noctua的标准化性能评级(NSPR)是独立于平台的分类系统,使客户可以一目了然地评估和比较Noctua CPU散热器的效率:NSPR得分越高,散热器的性能就越好。 例如,高端散热器(例如NH-D15)的NSPR得分将超过150,而紧凑型薄型冷却器的得分将低于50。中端型号(例如NH-U12S)将介于两者之间:



使用一个简单的公式,可以将严格控制的热效率和散热能力测量结合起来,以建立一个单一的数值评级,既直观又高度的展示了产品的性能。

得出的NSRP数值的所有测量均在热室内,在22°C的稳定环境温度和严格控制的环境参数下进行的。 使用由实验室电源供电的定制加热元件,可以精确调节热量输入。 所有测量均使用市面上高级热电偶进行,并重复三次,以确保没有明显的偏差。 每个读数的测量误差均低于0.05°C。  



 

NSPR的第一个基础是根据散热器的性能等级选择在固定热负荷下的热效率测量,例如紧凑型薄型或被动式散热器在120W下进行试验,而高端的塔式散热器在250W下进行试验。加热元件的温度在达到稳定水平15分钟后进行测量。为了使不同热负荷和性能等级之间的结果具有可比性,将以瓦特为单位的热负荷除以温度差(加热元件与环境温度之间的温差)。

TNSPR的第二个基础是散热能力的测量,它反映了散热器承受高热负荷的能力。对于该试验,增加热负荷,直到温度达到60°C,并保持稳定15分钟以上。

然后将第一个结果乘以10,并将第二个试验的热负荷除以10,将两个试验的结果合并去平衡:





通过将典型热负载下的测量值与测试散热器最大耗散能力的第二次测量值相结合,与标准TDP额定值相比,NSPR可以提供更加均衡的散热器性能图,因为它既反映了标准使用情况下的性能,又反映了极端条件下的性能。在22°C的稳定环境温度下进行传导,并具有明确规定的实际参数(第一次测试中的典型热负荷,第二次测试中的目标温度为60°C),它还避免了陷入以下测试场景的陷阱:远离远离实际应用的测试的应用程序。同时,就像任何单数额定值一样,NSPR不可能简化散热器性能的复杂本质。尤其是,它不能反映出在不同平台,CPU系列之间甚至在同系列中不同型号的CPU之间可能会有所不同的冷却性能的事实。这就是我们还需要对特定于CPU进行的分类方案。



特定的CPU分类方案

考虑到散热性能可能会因CPU的不同而有很大的差异,因此将NSPR与特定的CPU建议结合起来,就turbo和超频空间而言。通过这种方式,客户可以两全其美,即简单易懂的单个数字评级(表示散热器的总体性能)与处理器特定的建议相结合,帮助客户对每种CPU型号做出正确的购买选择。

在我们兼容中心的CPU数据库里(ncc.noctua.at/cpu),我们根据以下分类对每个散热器在特定CPU上的性能进行分类:



best turbo/overclocking headroom
更好的涡轮增压/超频空间
medium turbo/overclocking headroom
一般的涡轮增压/超频空间
low turbo/overclocking headroom
低的涡轮增压/超频空间
compatible without turbo/overclocking headroom
可兼容但无涡轮/超频空间
compatible with certain restrictions (see comment)
会有某些限制性的兼容(参考详细信息)
incompatible (see comment)
不兼容(参考详细信息)


这种简单易懂的分类方案使客户可以很好地了解特定CPU上哪种散热器型号可以期望多少turbo或超频空间。 这样,很容易检查出常见的问题,例如紧凑型散热器是否足以在基本时钟上运行特定处理器,或者是否值得使用具有更高NSPR额定值的高端型号,以便能够更好地使用CPU的turbo模式。 根据不同的CPU,高端散热器可能会或可能不会提供额外的超频空间,具体取决于处理器的本身是否受到除散热器散热能力以外的其他因素的影响。

我们特定于CPU的分类基于高要求的,严格控制的测试,这些测试是在22°C的稳定环境温度下的热室内进行的。 每个负载测试运行30分钟,并重复3次以达到最大精度。我们使用通风良好的塔式机箱进行测试,以确保获得每台散热器可获得的最佳结果。 由于我们的分类基于这些完全优化的系统和22°C的环境,因此必须注意,在较高的环境温度下或在较小机箱,通风少的情况下,结果可能会不一样。 例如,如果我们表明一个矮型的散热器可以在没有CPU加速的情况下在特定CPU上维持基本频率,而在通风不佳的小型ITX机箱中持续承受其满负载时,它可能会略低于基本频率。 同样,如果我们认为某个散热器在特定CPU上的turbo上或超频余地较低,那么当环境温度为30°C且通风状况中等时,它可能仅能维持基本频率。







结合NSPR和特定于CPU的分类 

正是NSPR和我们特定于CPU的分类的结合,才有可能规避传统TDP分级的缺点。 尽管NSPR提供了类似的简单(但更加均衡)的通用单数性能规格,使客户可以一目了然地比较散热器性能,但CPU数据库中特定于处理器的Turbo和超频余量的分类响应了以下事实: 性能会因CPU而异的事实。结合使用这两个评级,可以让客户做出明智的购买决定。