Tom's Hardware speelt met vloeibare stikstof

Bij Tom's Hardware is een interessant artikel verschenen over het overklokken van een Pentium 4-processor met behulp van vloeibare stikstof. Vorig jaar wisten de mannen van Tom's Hardware al een kloksnelheid van ruim 4GHz te halen met behulp van een Prometeia-koelsysteem en dit jaar werd er gemikt op een snelheid van 5GHz. Om dit mogelijk te maken was het echter wel noodzakelijk om een zwaarder koelsysteem te gebruiken waarbij de logische keus op vloeibare stikstof viel.

Omdat een kloksnelheid van 5GHz niet alleen een uitdaging is voor de processor, maar ook voor veel andere onderdelen moesten deze ook adequaat gekoeld worden. Zo werd onder andere de chipset gekoeld door een Vapochill-systeem en het gebruikte moederbord, de Asus P4C800-E, werd flink gemodificeerd om genoeg stroom te kunnen leveren. Verder werd het CPU socket aangepast om het gewicht van de koperen buis met vloeibare stikstof te kunnen dragen. Dit samen was uiteindelijk goed voor een 3,2GHz Pentium 4-processor met een kloksnelheid van 5255MHz en een temperatuur van -196º C. Stabiel was de processor echter niet op deze snelheid, om dat te bereiken moest de kloksnelheid teruggebracht worden naar 4700MHz. Desondanks geen slechte prestatie:

At full load, taking into account a maximum CPU heat dissipation of just under 175 watts, we recorded a temperature of approx. -190°C on the CPU cooling head. A record score that has yet to be beaten by any vaporizer system.

Het moederbord krijgt het, ondanks isolatie, koud na een uurtje werken

Reacties (118)

[Anoniem: 100463]

Niet zo'n schokkende prestatie om met zulke extreme koeling 'maar' 4,7 GHz te halen.

Mijn P4 2800 loopt super stabiel op 4,43 GHz = 245 MHz bus speed. T/m 249 MHz loopt alles stabiel, bij 250 schakelt de computer zich van tijd tot tijd spontaan uit. En toch is dan de max. CPU temperatuur maar 44 graden bij 20 graden kamertemperatuur. http://tweakshop.net/pc/

Temperatuur bepaalt dus niet de bovengrens.

[jb044]

Best indrukwekkend en of ik het vreemd moet vinden weet ik niet. Het blijft toch een kwestie van afvoering van warmte, dus met voldoende circulatie kom je denk ik ook heel erg ver, doel is toch om die proc onder de zeg 60 graden celcius te houden En kan me haast niet voorstellen dat de chip echt bijna -200 graden was en toch nog (goed) werkte, en dergelijk complexe chip zover buiten z'n temperatuur richtlijn (ongetwijfeld -20 tot + 40 celcius)

En gezien opmerkingen van anderen over de slechte warmte opname van vloeibare stikstof ga ik nog meer twijfelen. Denk dat ze verder waren gekomen met een opstelling die gebruikt maakt van een paar liter niet electrisch geleidende vloeistof met externe koeling.

[iisschots]

Dit is niet slecht.
Alleen zou ik wel willen weten waarom hij op 5255 MHz niet stabiel draaide.

[zeekoe]

Een processor is opgebouwd uit allemaal digitale poortjes (and, or, nand, nor of weetikveel wat). Met deze poortjes worden weer latches, flipflops, optellers, vermenigvuldigers enz. gemaakt.
Een zo'n poortje heeft een bepaalde vertragingstijd, om het maar niet te hebben over een heleboel poortjes. Als de kloksnelheid hoger wordt dan de tijd die normaal gesproken beschikbaar is voor het omschakelen van een zo'n serie poortjes, dan is het maar afwachten of het eindresultaat klopt.
Ook is het zo dat bij te hoge kloksnelheden het signaal soms niet ver genoeg kan. Bij 1 GHz kan een signaal in 1 klokpuls geloof ik 15 cm afleggen.
Ik weet trouwens niet of dit van de temperatuur afhangt.

[nhimf]

30cm

even uitgaande van dat de electronen op lichtsnelheid reizen en dat het licht 300.000km/sec gaat.

300.000/1.000.000.000 = 0,003km wat wordt afgelegd in 1 clock cycle @ 1ghz.
0,0003km = 0,3m = 30cm.

Dat is iets waar ik nooit aan heb gedacht, je moet dan bedenken als we ooit de 10GHz gaan halen dat het dan nog maar 3cm is.
Zitten we op de 30Ghz dan is het ineens nog maar 1 cm, dan zitten we aardig in de buurt van de grootte van de die.
Dus met de huidige technieken kunnen we nooit de 100GHz halen in normale cpu's, want dan heb je dus 3mm dat je signaal kan afleggen binnen een clocktick.

[zeekoe]

idd als de elektronen op lichtsnelheid gaan heb je gelijk.
Maar mijn meester zei 15 cm

edit:
okeeokee 30 cm dan

[betwetermodus]
Het zijn ook niet de elektronen die zo snel gaan, maar het signaal. Een elektron geeft een duwtje, de volgende geeft de daaropvolgende weer een duwtje, enz. Waar school al niet goed voor is

Zitten we op de 30Ghz dan is het ineens nog maar 1 cm, dan zitten we aardig in de buurt van de grootte van de die.

En dat is alleen nog maar de vertraging door de snelheid van de elektronen. De vertraging van de poortjes is nog veel groter...

Dus met de huidige technieken kunnen we nooit de 100GHz halen in normale cpu's, want dan heb je dus 3mm dat je signaal kan afleggen binnen een clocktick.

Met een lichtcomputer willen ze op 1 THz gaan draaien. Die moet dan wel verrekte klein worden denk ik...
[/betwetermodus]

[ShadowLord]

Nu moet de processor na iedere kloktik 'stabiel' zijn. Daarmee wil ik zeggen dat de staat van de processor dan gedefinieerd is en niet meer verandert. Zoals jullie al opmerken zit je dan met het probleem dat de signalen niet ver genoeg komen (zeker als je de schakeltijd van een gate meerekend).

Daarom gaan we 'binnenkort' ook (grotendeels) van de clock af. Het grootste deel van de processor draait dan asynchroon, waarbij ieder onderdeel gewoon een vastgestalde schakeltijd heeft. Door de processor zo te ontwerpen dat alle onderdelen in harmonie zijn (dit hoeft niet te betekenen dat all onderdelen dezelfde schakeltijd hebben), kan er een erg efficient ontwerp gerealiseerd worden. Zonder overbodige clock electronica.

Er wordt op het moment al hard aan de weg getimmerd voor dit soort processoren. De P4 heeft al een paar klokloze onderdelen. Nu nu wachten op de eerste geheel klokloze proc. Zal nog wel even duren, want het is niet echt simpel te maken.

[Anoniem: 90758]

Het signaal van elektronen gaat niet zo snel als het licht. Het gaat inderdaad maar ongeveer met de helft van die snelheid...

[witchdoc]

ik hoop dat je leerkracht bedoelt in plaats van meester. Tenzij je advocaat er wat mee heeft te maken doet een meester namelijk heel andere dingen met je dan een leerkracht!

[Anoniem: 49291]

idd 30cm
en bij 5Ghz is 't 6cm

Het probleem is dan ook dat de golflengte dan aardig in de buurt komt van de afmetingen van het netwerk (het mobo) en dat we dan niet meer een klassieke netwerkbeschrijving mogen gebruiken.

Ipv zogenaamde localised parameters, van capaciteiten, inductanties en beschrijvingen met gewone differentiaalvergelijkingen, moeten we nu overstappen op gedistribueerde parameters en partieële differentiaalvergelijkingen. De bedradingen worden transmissielijnen. Nu moet je dus met Maxwell werken, en rekening houden met de finesse van elektromagnetische golfbeschrijvingen.

Allemaal dingen die moeten in acht genomen worden bij 't ontwerp van een PCB op zulke hoge frequenties...!

[CARman]

Alleen de CPU draaid intern op dergelijke snelheden hè.

Op het moederbord kom je voorlopig nog niet hoger dan een 200 Mhz FSB( jaja overklokt een beetje meer hè ), een 800 MHz hypertransportbus. Dan zijn er verder nog wat geheugenreepjes die hoger gaan. DDR533 of RDRAM. Maar geen van allen komen ook maar in de buurt van die 5 GHz

[Mizitras]

Je gebruikt die 5Ghz van de centra Processor eenheid ook om Daar iets te verwerken in zijn rekeneenheid, ALU.
Dus hoe sneller die weet ik véél wat heeft berekend, des te sneller kan ie het signaal afleveren tegen FSB snelheden of wat dan ook naargelang waar het moet.

[trogdor]

Het wordt tijd voor on-chip geheugen.
Ja dat betekend dat je je geheugen niet kan uitbreiden.... nou en.

[SimiusMagnus]

@trogdor: Er is toch al L1 en L2 cache

[Anoniem: 56887]

Aan zo'n hoge frequentie willen elektronische onderdelen al eens raar gaan doen. Als je 10 jaar geleden over 1GHz sprak werd je al voor gek verklaard.
Er is nog veel werk te doen voor de elektronicaingenieurs om de optredende "ruis" weg te werken.

[Anoniem: 53692]

Wat mij betreft hebben ze die 5 GHz dus niet bereikt: het systeem was op die snelheid immers niet stabiel.

Wel koel, overigens.

[Q-collective]

Niemand heeft de 5 GHz grens stabiel bereikt, de vorige die als eerste de 5 GHz grens doorbrak liep ook niet bepaald stabiel...

[Anoniem: 76313]

Bij (volgens) intel draaien er daar cpu's met naked core op 10GHz... "niemand?"

[solatis]

Ze zeggen ook niet dat ze het gehaald hebben...

Sterker nog, ze sluiten af met de zin "desondanks geen slechte prestatie" ...

[Anoniem: 23408]

effe een andere vraag stel je bedenkt een opstelling die
vloeibare stikstof op een cooler druppelt zou dat kunnen werken?
je zou dan wel moeten uitrekenen hoeveel druppels per minuut nodig zouden moeten zijn voor een adequate koeling
dan zou zo overdreven ijsvorming toch niet optreden?

[Anoniem: 24471]

Nou kaal laten druppelen zou zeker het ijsvorming niet tegengaan maar juist versterken.
Vergeet niet dat tussen de temp van je stikstof en je kamer een verschil zit van ~210 graden dus zodra de druppel komt verdampt de stikstof en krijg je enorme condens vorming wat weer onmiddelijk weer bevriest en dus alles maar dan ook alles kapot maakt.

Dus moet je een gesloten systeem maken maar daar is juist ook een probleem om stikstof vloeibaar te maken heb je enorme druk opbouw nodig. maar als je gaat druppelen verliest je druk en raakt het systeem sneller leeg dan je verwacht.

[Anoniem: 90931]

MMh, 4700MHz stabiel valt me tegen. Bioblade heeft met z'n prommie toch ook al boven de 4500MHz

En die -196 graden is niet de temp van de processor hoor. Is de temp van de vloeibare stikstof. De CPU-temp ligt wel wat hoger

Maar het lijkt me wel leuk om eens met stikstof te knoeien Waren er btw na de stikstof-optstelling nog evenveel ledematen aanwezig dan ervoor, of is er het een en ander geamputeerd

[Indigo]

Vroeger (iig, de laatste tijd heb ik het niet meer gezien) was er een vloeistof die niet electriciteit geleide, maar wel enigszins koelend vermogen. Dan kan je het hele moederbord in dompelen. De fans zouden dan werken, maar ipv de lucht het blok te laten koelen doet de vloeistof dat.

Als ze dan in staat zijn om die vloeistof lekker te koelen, maar niet het vriespunt haalt, is het waarschijnlijk ook goed middel om ver te oc-en.

[a.wijdeveld]

even een quote van ergens hierboven "... kan zelfs je hand er snel indopen zonder dat je iets voelt! (Heb dit zelf gedaan, omdat me verzekerd werd dat er niets kon gebeuren)"

Tja, precies het probleem met LN! De warmte opname van LN is nihil door de optredende verdamping, waardoor de vloeistof als het ware 'drijft' boven het koperen koellichaam. Er is voornamelijk warmte uitwissing d.m.v. het 'warme' gas. Niet erg efficient dus!
Ik zal eens met Asetek praten of we de stikstof niet gewoon kunnen injecteren, waardoor je een beter contact krijgt PLUS de verdampingswarmte (lees goede warmteafvoer) optimaal gebruikt.

[w0w]

Zulke projecten vind ik altijd heel erg interresant, maar voor mij veelste gevaarlijk. De kans dat er iets van je computer dood gaat lijkt me vrij groot, maar nog erger, de kans dat je een vinger kwijt raakt door het vloeibare stikstof lijkt mij ook aanwezig

[Anoniem: 73850]

Zulke projecten vind ik altijd heel erg interresant, maar voor mij veelste gevaarlijk. De kans dat er iets van je computer dood gaat lijkt me vrij groot

Ik denk dat Tom's Hardware het niet echt kan boeien of ze er een moederbordje oid mee slopen. Het gaat hier puur om records te breken en ze worden daar ongetwijfeld flink voor gesponsord. Het is ook niet echt geschikt voor thuis gebruik.

maar nog erger, de kans dat je een vinger kwijt raakt door het vloeibare stikstof lijkt mij ook aanwezig

Dit valt wel mee hoor. Mensen hebben misschien dat idee door films en dergelijke, maar in werkelijkheid valt het reuze mee. Ik werk zelf wel eens met vloeibare stikstof van -193 graden (voor m'n studie) en als je een kannetje stikstof open neerzet kan er vrij weinig gebeuren. Je kan zelfs je hand er snel indopen zonder dat je iets voelt! (Heb dit zelf gedaan, omdat me verzekerd werd dat er niets kon gebeuren). Je moet inderdaad niet voor een langere tijd je hand erin houden, maar dat lijkt me logisch. Dus voor korte duur, door bv een ongelukje, kan het weinig kwaad.

offtopic:
Wat wel cool is is het feit dat stikstof zwaarder is dan lucht. Als je dus een vaatje stikstof tapt dan zie je dus zo'n hele wolk stikstof damp over de vloer liggen.

@ cdhoestje:

Je hoeft me heus niet te geloven hoor, maar ik heb het zelf ondervonden. Jouw voorbeeld van wratten die worden behandeld met stikstof is zeker waar. Ik heb ooit zelf veel wratten laten weghalen dmv stikstof en dat leidt idd tot blaren. Echter staat de wrat dan voor langere tijd bloot aan deze temperatuur. In mijn vb ging het om het feit dat er niets gebeurt wanneer je je hand voor zeer korte tijd onderdompelt in het stikstof. Weefsel moet dus langere tijd aan het stikstof worden blootgesteld voordat er beschadiging optreedt.

[Anoniem: 95252]

Als je met een wratje naar de huisarts gaat, dan doopt deze een wattenstaafje in de vloeibare stikstof, drukt dit even tegen de wrat en waar de wrat zich bevond zit vervolgens een blaar met in het midden een dooie wrat. Dat jij je handen in vloeibare stikstof kunt dompelen, dat wil ik dan wel eens zien. En dan bedoel ik dus niet de damp van de stikstof, maar de stikstof zelf. Bij mij deed het namelijk veel pijn.

[real[B]art]

Je hand in vloeibare stikstof dopen is voor zeer korte tijd geen enkel probleem (dus ff in & uit zeg maar).
Wat er namelijk gebeurt is dat de vloeibare stikstof door de warmte van je hand onmiddellijk verdampt. Hierdoor ontstaat er een dun laagje stikstofdamp rondom je hand, waardoor je huid niet direct in contact staat met de vloeibare stikstof.
Het verdampen van de stikstof onttrekt echter veel warmte aan de omgeving, in dit geval je hand. Je kunt er dus brandblaren van krijgen, aangezien er in korte tijd zeer veel warmte door je huid heen aan je hand onttrokken wordt.

[Anoniem: 84653]

Ik heb ooit eens een klein wratje laten weghalen op m'n hand de huisarts drukte het wattenstaafje ertegen aan dat voelde je wel ietjes maar er liep ook een druppel gewoon over m'n huid heen maar dat voelde je helemaal niet

[mjtdevries]

Dat je dat met vloeibare stikstof kan uithalen is vrij bekend. Maar ga het alsjeblieft niet zo vrolijk lopen verkondigen, want het geldt ook alleen maar voor vloeibare stikstof.

Met vloeibare zuurstof moet je het bv niet proberen want dan ben je dus je hand wel kwijt!

[DannyXP1600]

Das toch net zoiets dan als snel met je hand door het vlammetje van een kaars heen gaan, voel je ook niet...

[stunter]

Allemaal leuk en aardig dit maar waar zijn de benchmarks.
Laat dan ook blijken uit score's dat je de snelste bent en niet uit screenshot's die iedereen kan maken met photoshop.

[Hielko]

En benchmark resultaten kan je niet vervalsen?? Beetje onzinnige opmerking.

[Anoniem: 49736]

Ja en verder heb je hier natuurlijk geen kont aan. Je kan dit nooit lang laten draaien omdat je stikstof dan opgaat. Daarom vind ik het alleen echte prestaties als je het ook gewoon overclocked kunt laten lopen, zoals met watercooling of met vapochill ed.

[Who Am I?]

Hoezo hebbie er geen kont aan?
Je kunt je stikstof toch terug laten komen in een koelding en het op nieuw af laten koelen?
Het wordt al vloeibaar bij -180C dus dat is niet al te moeilijk.

[drm]

"gewoon" koelen doe je natuurlijk niet zo maar, zeker niet tot dat soort temperaturen. Om stikstof op die temperatuur te krijgen wordt het dan ook niet "gewoon afgekoeld" maar onder hele hoge druk gezet. Met de wet van (de alombekende) Gay-Lussac wordt de temperatuur dus lager als je het volume afneemt. (even kort door de bocht)

Als je dat "even thuis wilt doen" moet je toch zorgen dat je wat aardig leuke spulletjes hebt staan. Als je dat kan betalen kan je net zo goed gewoon een duurder systeem kopen (imho)

[Anoniem: 20990]

Reactie op Procede:

//Met de wet van (de alombekende) Gay-Lussac wordt de temperatuur dus lager als je het volume afneemt.//

Net verkeerd om: Als je het comprimeerd neemt de temperatuur juist toe. Deze koelt na het comprimeren weer (langzaam) af naar kamertemperatuur
Als je dit gas weer laat ontsnappen koelt het heel hard af door het toenemende volume. Zo werk een gewone koelkast trouwens ook.


De wet eerste van Gay lussac is als volgt:

Bij constante DRUK is de verhouding van begin volume op eind volume gelijk aan de verhouding van de begin temperatuur op de eindtemperatuur:
V1 / V2 = T1 / T2
Dus een volume van 5 naar 1 brengen dan zal de temperatuur ook deze verhouding geven, dus zal de temperatuur dalen. De druk blijft constant

Je hebt nog een tweede wet van Gay-Lussac (of ookde wet van Charles) Waarbij het volume constant is. Je krijgt dan P1 / P2 = T1 / T2

Procede mengt deze twee wetten met elkaar. Deze formules zijn alleen geldig als het massa gas niet veranderd. Laat je het gas ontsnappen dan zijn ze niet meer geldig

[procede]

Met de wet van (de alombekende) Gay-Lussac wordt de temperatuur dus lager als je het volume afneemt.

Net verkeerd om: Als je het comprimeerd neemt de temperatuur juist toe. Deze koelt na het comprimeren weer (langzaam) af naar kamertemperatuur.

Als je dit gas weer laat ontsnappen koelt het heel hard af door het toenemende volume. Zo werk een gewone koelkast trouwens ook.

Dit heeft te maken met dat temperatuur eigenlijk de gemiddelde snelheid van de moleculen vertegenwoordigd.

[Anoniem: 79713]

Hie wil je het laten afkoelen tot -180C. Met vloeibare stikstof.

[procede]

Ach, bij mij naast de woning staat een hele grote stikstoftank. Ik denk niet dat ze het merken

[straat]

zo he, wat cool ben je dan, stikstof kan je gewoon uit de lucht halen

[Billie]

Vloeibaar stikstof ook?

[procede]

Doe eens voor

[Gody]

Nou ga jij dan lekker een prometeia vullen met een of ander stikstof alike iets.... Dan heb je wat je wilt... Je hoeft daar vast geen 1a2 jaar meer op te wachten tott er een nieuwe prometeia uit is die nog harder koelt.