適用于Intel® Xeon®可擴充處理器的散熱管理

適用于Intel® Xeon®可擴充處理器的散熱管理解決方案，適用于 4 向或 8 向多處理，專為主板與機殼製造商所設計。所有盒裝Intel® Xeon®可擴充處理器產品均以包含設定的套件銷售：

• 散熱解決方案
• 主機板
• 底盤
• 電源

如需散熱管理規格，請參閱系統製造商或 Intel Xeon處理器技術資料。處理器風洞 （PWT） 僅適用于一般用途伺服器 （2U 及以上） Intel® Xeon®可擴充處理器，而不是 1U 機架式伺服器的Intel Xeon處理器 MP 或Intel Xeon處理器。

使用Intel® Xeon®可擴充處理器的系統需要散熱管理。本檔具有系統運作、整合與散熱管理方面的一般知識與經驗。遵循所提出的建議的整合商可為客戶提供更可靠的系統，而且會有較少的客戶因散熱管理問題而返回。（盒裝Intel® Xeon®可擴充處理器是指系統整合商封裝使用的處理器。）

搭載 Intel® Xeon® 可擴充處理器的系統中的散熱管理，可能會影響系統的效能與噪音等級。Intel® Xeon®可擴充處理器使用散熱監視器功能，在矽晶片以高於規格運作期間保護處理器。在經過適當設計的系統中，散熱監視器功能絕不應處於作用狀態。此功能旨在為異常情況提供保護，例如高於一般的環境空氣溫度或系統熱管理元件 （例如系統風扇） 故障。在散熱監視器功能處於作用中時，系統的效能可能會降至正常峰值效能水準以下。重要的是，系統的設計要保持足夠低的內部環境溫度，以防止Intel® Xeon®可擴充處理器進入散熱監視器的主動狀態。有關散熱監視器功能的資訊可在 Intel® Xeon®可擴充處理器技術資料中找到。

此外，Intel® Xeon®可擴充處理器散熱器使用名為 Processor Wind Tunnel （PWT） 的主動式管道解決方案，其中包括高品質風扇。此處理器風扇以恒定的速度運作。只要環境溫度維持在最高規格以下，此導管可在整個處理器散熱器中提供足夠的氣流。

允許處理器在超出指定作業溫度上限的溫度下運作，可能會縮短處理器的壽命，並可能導致操作不可靠。符合處理器的溫度規格最終由系統整合商負責。使用Intel Xeon處理器建物品質系統時，必須仔細考慮系統的散熱管理，並透過熱測試驗證系統設計。本檔詳細介紹了 Intel Xeon 處理器的特定散熱需求。使用Intel Xeon處理器的系統整合商應該會熟悉這份檔。

適當的 散熱管理 取決於兩個主要因素：正確安裝在處理器上的散熱器，以及有效的空氣流經系統機殼。散熱管理的最終目標是讓處理器保持在其最高作業溫度或以下。

當熱從處理器傳輸到系統空氣，然後從系統通風時，便可進行適當的散熱管理。盒裝Intel® Xeon®可擴充處理器隨散熱器和 PWT 出貨，可有效地將處理器的熱度傳輸到系統空氣中。確保系統氣流充足是系統整合商的責任。託盤Intel® Xeon®可擴充處理器未隨散熱器和 PWT 出貨，系統整合商有責任確保系統有充足的氣流。

關鍵： 使用盒裝處理器而未正確套用隨附的散熱介面材料會使盒裝處理器保固失效，並可能導致處理器損壞。請務必遵循盒裝處理器手冊中所記錄的安裝程式和整合概覽。

處理器 Wind Tunnel 上的風扇是一種高品質的滾珠風扇，提供良好的本機氣流。這種氣流將熱能從散熱器傳輸到系統內的空氣。然而，將熱度移動至系統空氣僅是任務的一半。還需要足夠的系統氣流來排氣。如果沒有穩定的空氣流經系統，風扇散熱片就會重新散熱暖空氣，因此可能無法充分冷卻處理器。

以下是決定系統氣流的因素：

• 機殼設計
• 機殼大小
• 機殼進氣口和排氣口的位置
• 電源供應器風扇容量與通風
• 處理器插槽的位置
• 擴充卡與纜線的位置

系統整合商必須確保系統有充足的氣流，才能讓散熱器有效運作。選取子元件與建物系統時，適當注意氣流，對於良好的散熱管理和可靠的系統運作十分重要。

整合商為伺服器和工作站使用兩種基本的主機板機殼電源供應器外型規格：ATX 變異與較舊的伺服器 AT 外型規格。由於散熱和電壓考慮，Intel 建議使用盒裝Intel® Xeon®可擴充處理器的 ATX 外型規格主機板和機殼。

不建議使用伺服器 AT 外型規格主機板，因為此類設計並未標準化以進行有效的散熱管理。然而，某些專為伺服器 AT 外型規格主機板設計的機殼可能會產生高效率的散熱。

下列是整合系統時要使用的準則清單：

• 機殼通風口必須能正常運作，而且數量不會過高： 整合商應小心不要選擇僅包含裝飾通風口的機殼。裝飾通風口的設計看起來就像允許氣流，但實際上只有很少或根本沒有氣流。還應避免通風口過多的機殼。在這種情況下，處理器和其他元件的氣流很少。在 ATX 機殼中，必須提供 I/O 擋板。否則，I/O 開啟可能會造成過度通風。
  
• 必須正確定位通風口： 系統必須正確定位進氣口和排氣口。最佳進氣口讓空氣進入機殼，並直接流經處理器。排氣口應經過排氣口，使空氣在通過系統的路徑上、經過各種元件，然後再離開。通風口的特定位置取決於機殼。對於 ATX 系統，排氣口應位於機殼的前端和底部。此外，對於 ATX 系統，必須提供 I/O 擋板，讓機殼能像設計那樣通風。缺少 I/O 擋板可能會擾亂機殼內適當的氣流或散熱。
  
• 電源供應器氣流方向： 重要的是要選擇具有風扇的電源供應器，該電源供應器會將空氣排氣到正確的方向。有些電源供應器有注意氣流方向的標記。
  
• 電源供應器風扇強度： 電腦電源供應器包含風扇。對於處理器運行過暖的一些機殼，改用風扇更強大的電源供應器可大幅改善氣流。
  
• 電源供應器通風： 大量空氣流經電源供應器，如果通風不良，可能會是一大限制。選擇具有大型通風口的電源供應器。電源供應風扇的電線手指護管所提供的氣流阻力比沖入電源供應器金屬板外殼的開口要小得多。
  
• 系統風扇 ─ 應該使用嗎？ 有些機殼可能包含系統風扇（除了電源供應風扇），以促進氣流。系統風扇通常與被動式散熱器一起使用。在某些情況下，系統風扇可改善系統散熱。無論是使用系統風扇還是沒有風扇進行熱測試，都會顯示哪一種組態最適合特定機殼。
  
• 系統風扇氣流方向： 使用系統風扇時，請確保將空氣引向與整體系統氣流相同的方向。舉例來說，ATX 系統中的系統風扇應做為排氣風扇，透過後端或前端機殼通風口將空氣從系統內拉出。
  
• 防範熱點： 系統可能有強大的氣流，但仍包含 熱點。熱點是機殼內比機殼空氣溫度高得多的區域。排氣風扇、介面卡、纜線或機殼支架的定位不當，以及阻擋系統內氣流的子元件，可能會造成這類區域。為了避免熱點，請視需要放置排氣風扇、重新置放全長介面卡或使用半長卡、重新路由和系線，並確保處理器四周及以上提供空間。

主機板、電源供應器、週邊裝置和機殼的差異都會影響系統的操作溫度以及執行這些系統的處理器。選擇主機板或機殼的新供應商時，或是開始使用新產品時，強烈建議熱測試。熱測試可以判斷特定的機殼-電源供應器-主機板配置是否為盒裝Intel® Xeon®可擴充處理器提供足夠的氣流。若要開始確定Intel® Xeon®可擴充處理器型系統的最佳散熱解決方案，請洽詢主機板供應商，以取得機殼和風扇組態的建議。

熱感應器與散熱參考位元組
Intel® Xeon®可擴充處理器具有獨特的系統管理功能。其中之一是能夠監測處理器的核心溫度相對於已知的最大設定。處理器的熱感應器輸出目前的處理器溫度，並可透過系統管理匯流排 （SMBus） 處理。熱感應器可隨時讀取 散熱位元組 （8 位） 的資訊。散熱位元組精細度為 1°C。 然後將散熱感應器的讀數與「散熱參考位元組」進行比較。

「散熱參考位元組」也可透過 SMBus 上的處理器資訊 ROM 取得。製造處理器時會記錄這個 8 位數位。散熱參考位元組包含一個預先程式設計值，對應于處理器強調最大散熱規格時的熱感應器讀數。因此，如果散熱感應器的散熱位元組讀數超過散熱參考位元組，處理器的運行溫度會超過規格允許的。

在完整配置的系統中強調每個處理器、讀取每個處理器的熱感應器，並將其與每個處理器的散熱參考位元組進行比較，以確定其是否在散熱規格內執行，可以進行散熱測試。讀取 SMBus 資訊的軟體需要同時讀取散熱感應器與散熱參考位元組。

熱測試程式
熱測試程式如下：

1. 為了確保測試期間最大耗電量，您必須停用系統的自動斷電模式或 綠色功能。這些功能可在系統 BIOS 或作業系統驅動程式控制。
   
2. 設定一個記錄室溫的方法，無論是使用精確的溫度計或熱電偶和溫度計組合。
   
3. 為工作站或伺服器供電。如果系統已正確組裝，並且處理器正確安裝和安裝，系統將啟動到預定的作業系統 （OS）。
   
4. 調用散熱壓力應用程式。
   
5. 讓程式執行 40 分鐘。這樣一來，整個系統便能加速穩定。在接下來的 20 分鐘內，每 5 分鐘記錄一次每個處理器的散熱感應器讀數。在 1 小時結束時記錄室溫。

記錄室溫後，關閉系統電源。移除機殼蓋。讓系統冷卻至少 15 分鐘。

使用溫度感應器所測量的四個測量中的最高值，請按照下列一節中的程式來驗證系統溫度管理。

驗證系統散熱管理解決方案的計算
本節說明如何判斷系統能否在最高操作溫度下運作，同時將處理器保持在其最大操作範圍內。此程式的結果顯示系統氣流是否需要改善，或是需要修訂系統的最高操作溫度，以產生更可靠的系統。

第一步是為系統選擇最大操作室溫度。沒有空調的系統一般值為 40°C。 此溫度超過 Intel® Xeon® 可擴充處理器型平臺建議的最高外部溫度，但如果使用的機殼未超過 45°C 風扇入口溫度規格，則可以使用。提供空調的系統一般值為 35°C。 選擇適合客戶的價值。在下方 A 行寫入此值。

在以下 B 行測試後，寫入記錄的室溫。從 A 行中減去 B 行，並將結果寫入 C 行。這樣的差異彌補了這樣的事實：測試很可能是在比系統最高操作溫度較冷的房間中進行。

A. _____ （最高作業溫度，通常為 35° C 或 40° C）

B. - 測試結束時_______ 室溫 ° C

C。_________

寫入以下 D 行溫度計記錄的最高溫度。將號碼從 C 行複製到下面的 E 行。新增 D 行和 E 行，然後在 F 行上寫入總和。這個數位代表處理器核心的最高熱感應器讀數，當系統在指定的最大操作室溫度下使用，執行類似的過熱壓力應用程式時。此值必須保持在散熱參考位元組值以下。在 G 行上寫入散熱參考位元組讀數。

D. _____ 散熱感應器的最大讀數

E. + _______ Max.從 C 行上方調整作業溫度

F. _________ Max. 溫度感應器讀取在最惡劣的主機殼室環境

G. _________ Thermal Reference Byte 讀取

處理器的運行溫度不應高於其指定作業溫度上限，否則可能會發生故障。如果散熱感應器讀數始終低於散熱參考位元組，盒裝處理器將保持在散熱規格範圍內。

如果 F 線顯示處理器核心超過其最高溫度，則需要採取行動。無論是必須大幅改善系統氣流，或是必須降低系統的最大操作室溫度。

如果 F 線路上的數位低於或等於 Thermal Reference Byte，即使系統是在其最暖的環境中操作，系統也會在類似的散熱壓力條件下，將盒裝處理器保持在規格範圍內。

總之：
如果 F 行值大於散熱參考位元組，有兩個選項：

1. 改善系統氣流，降低處理器風扇進氣口溫度（請遵循先前的建議）。然後重新測試系統。
   
2. 為系統選擇較低的最大操作室溫度。請留意客戶和系統的一般環境。

測試提示
使用下列提示減少對不必要的熱測試的需求：

1. 測試支援超過一個處理器速度的系統時，請使用產生最大功率的處理器進行測試。耗電量最大的處理器會產生最熱。透過測試主機板支援的最熱處理器，您可以避免使用相同主機板和機殼組態產生較少熱量的處理器進行額外測試。
   
   耗電隨處理器速度和矽晶片步進而有所不同。若要確保選擇適合系統散熱測試的處理器，請參閱表格 1，瞭解盒裝Intel® Xeon®可擴充處理器的耗電編號。盒裝Intel® Xeon®可擴充處理器標示為 5 位數的測試規格編號，通常從字母 S 開始。
2. 如果符合下列條件，則不需要使用新主機板進行熱結帳：
   • 新的主機板與先前測試過的機殼搭配類似的主機板使用
   • 先前的測試顯示可提供適當氣流的配置
   • 處理器位於兩個主機板上大致相同的位置
   • 新主機板上將使用相同或更低耗電的處理器
3. 大多數系統會在生命週期的某個時間升級（額外的 RAM、介面卡、磁片磁碟機等）。整合商應測試已安裝部分擴充卡的系統，以模擬已升級的系統。重載系統中運作良好的散熱管理解決方案不需要針對輕載組態重新測試。

Intel® Xeon®可擴充處理器技術資料表（也列于表 1）以各種作業頻率列出Intel® Xeon®可擴充處理器的耗電狀況。對於Intel® Xeon®可擴充處理器，可用的最高頻率處理器將比較低的頻率消耗更多的功率。當將具有許多操作頻率的建物系統時，應使用支援的最高頻率處理器執行測試，因為它耗用了最大的電力。系統整合商可以使用熱電偶進行熱測試，以確定處理器整合式散熱器的溫度（如需詳細資訊，請參閱 Intel® Xeon®可擴充處理器技術資料）。

簡單評估進入風扇散熱器的空氣溫度，就能讓您對系統的散熱管理有信心。對於Intel® Xeon®可擴充處理器，測試點位於風扇集線器中央，風扇前方約 0.3 英吋。評估測試資料後，便可判斷系統是否具備盒裝處理器的散熱管理能力。系統應在預期的最高外部環境條件（通常是 35°C）中，預期最高溫度為 45°C。

表 1：Intel® Xeon®可擴充處理器散熱規格 ^1，3

系統整合商必須使用專為支援Intel® Xeon®可擴充處理器而設計的 ATX 機殼。專為支援Intel® Xeon®可擴充處理器而設計的機殼，除了提升散熱效能外，也會為處理器提供適當的機械與電力支援。Intel 已使用啟用的協力廠商主機板，測試用於Intel® Xeon®可擴充處理器的機殼。通過此熱測試的機殼為系統整合商提供了判斷要評估哪一個機殼的起點。