ЭКОЛОГИЯ
Конец 2002 г. для специалистов производственной компании "Арбайт" (www.arbyte.ru) стал периодом откровения: впервые от клиентов были получены замечания относительно "шумности" собранных рабочих станций. "Прежде мы никогда не обращали внимания на производимый компьютерами шум, да и самой проблемы-то не было", - признается управляющий директор группы компаний "Арбайт" Олег Кукушкин.
Олег Кукушкин:
"Проблема шума в компьютерах очень скоро
серьезно встанет перед всеми производителями"
"Вначале мы решили просто отреагировать на претензии потребителя и устранить шум, - продолжил он свой рассказ. - Однако погрузившись в суть явления, мы обнаружили целый букет негативных последствий, вызванных воздействием шума на организм человека, и это заставило нас серьезно подойти к проблеме борьбы с ним".
Возможны различные варианты уменьшения шума от компьютера, например звукоизоляция. Несколько лет назад Министерство образования РФ объявляло конкурс на поставку ПК, в условиях которого были прописаны требования к уровню шума, и для их выполнения на стенки системного блока наносился специальный звукоизолирующий материал. А в одном известном конструкторском бюро сотрудники пытались оградить себя от шума и вибрации, генерируемых рабочей станцией, обложив ее увесистыми томами энциклопедии. Вероятно, с подобными методами борьбы и можно было бы как-то смириться, если бы не одно "но": любая звукоизоляция одновременно служит и теплоизоляцией, что провоцирует (как будет ясно далее) появление новых источников шума.
В "Арбайте" к решению этой проблемы подошли более радикально: было решено воздействовать на места его возникновения. А их несколько: это и вентиляторы, охлаждающие блок питания, процессор и графическую плату, и приводы оптических и жестких дисков. В результате генерируется весьма широкий спектр звуков, причем каждый компьютер отличается в этом смысле своей "индивидуальностью". (Следует учитывать, что корпус компьютера играет к тому же роль резонатора: он привносит в общую картину шума низкочастотные составляющие).
Вентиляторы необходимы для отвода тепла из корпуса компьютера. Здесь возможны и другие решения, например водяное охлаждение, однако до массового выпуска подобных систем дело еще не дошло. Как считают в "Арбайте", в ближайшие годы основным способом отвода тепла по-прежнему будет воздухообмен. Конечно, если компания ориентируется на массовые бюджетные решения. "Перед нами не стоит задача выпустить пару компьютеров на заказ, - поясняет Олег Кукушкин. - Мы хотим использовать одну и ту же технологию для всех компьютеров, которые выпускаем".
Постоянное нарастание выделяемого компонентами компьютера тепла (по мере появления все более производительных изделий) приводит к увеличению количества охлаждающих вентиляторов, повышению скорости их вращения. Соответственно нарастает и акустический шум: его создают воздушные потоки, со свистом проходящие через различные сужения внутри компьютера, работающие лопасти вентиляторов и подшипники, в которых они установлены.
Рост потребляемой мощности процессора
Для снижения уровня шума специалисты "Арбайта" предложили использовать собственную систему охлаждения, специальные блоки питания и ПО, позволяющее управлять скоростью вращения вентиляторов. Фактически применяется своеобразный набор (его составляющие заказываются у различных поставщиков), причем российскому сборщику он обходится дешевле 10 долл. в расчете на один компьютер. "Если бы такое решение стоило сотню долларов, мы просто не стали бы его предлагать", - добавляет исполнительный директор.
Изучив вопрос о шуме, генерируемом подшипниками, которые устанавливаются в системе охлаждения процессора, инженеры "Арбайта" пытались найти компромисс между высокой наработкой на отказ (70-80 тыс. ч), но большей "шумливостью" шарикоподшипников и меньшим ресурсом (30 тыс. ч) при более слабом акустическом шуме подшипников скольжения (на 2-3 дБА тише шариковых подшипников качения). Решение было найдено в области технологий промышленной керамики. Специальное керамическое покрытие из оксида циркония, изготовленное по высокому классу точности, обеспечивает подшипнику скольжения повышенную прочность и надежность (наработка на отказ составляет для него примерно 300 тыс. ч, причем даже при температуре 70°С), абразивную стойкость и химическую инертность (отсутствие коррозии) и создает при работе "самополирующий эффект". Перечисленные свойства такого подшипника в конечном счете дают возможность существенно уменьшить уровень производимого вентилятором шума.
Шум разрушает здоровье |
"Среди загрязнителей окружающей среды шум сейчас выходит на одно из первых мест, потому что действие других источников можно с помощью специальных устройств в какой-то степени дезактивировать", - утверждает руководитель научного центра Всероссийского НИИ физической культуры и спорта профессор Леонид Калинкин. По его словам, шум - явление всепроникающее и негативно воздействующее на организм человека, особенно в совокупности с другими факторами (вредными примесями в воздухе и воде, электромагнитным излучением, напряженностью труда и т.д.).
Леонид Калинкин: "Шум - наиболее коварный загрязнитель окружающей среды" Коварство шума объясняется не только его прямым действием на барабанную перепонку, а в дальнейшем и на стволовые и корковые структуры мозга, но и тем, что в процессе передачи полученной физической энергии в нервные центры и преобразования ее в поток нервных импульсов происходит их взаимодействие с другими областями мозга, в частности со структурами продолговатого мозга, где расположены центры сердечно-сосудистой, дыхательной и других видов жизнедеятельности. При этом нервные импульсы вызывают повышение тонуса сосудов и, как следствие, артериального давления, приводя к появлению дисфункций, а в конечном счете - к развитию гипертонической болезни. Мозг - селективная система, вылавливающая из всего потока физических явлений, вызывающих звук или шум, только конкретную информацию. Остальная часть энергии рассеивается в тех его областях, которые соседствуют с нервными проводящими структурами, несущими отфильтрованную мозгом информацию, приводя к развитию разного рода заболеваний, например невротического или астенического синдрома. Человек, постоянно подвергающийся воздействию шума, быстро переутомляется, отличается повышенной раздражительностью, становится забывчивым, чаще страдает от слабости и головокружения. Негативное влияние шума сказывается не только на сердечно-сосудистой системе, но и на моторике кишечника, различных обменных процессах и, что крайне важно, на иммунитете (в частности, выработке антител для борьбы с разного рода инфекциями). Особенно опасно, что шум, снижая порог чувствительности нервных клеток в дневное время, ведет к нарушению сна, ну а в ночные часы он наносит здоровью человека невосполнимый ущерб. Конечно, реакция организма зависит от интенсивности шума, однако чересчур резкие или громкие звуки вовсе не представляют самую серьезную опасность. Гораздо больший вред наносит пусть и менее интенсивный, но постоянный шум. При этом свое пагубное воздействие оказывает даже шум, не ощущаемый ухом человека (находящийся за пределами чувствительности его слухового аппарата): инфразвуки, к примеру, вызывают чувство тревоги, боли в ушах и позвоночнике, а при длительном воздействии сказываются на нарушении периферического кровообращения (следствием становится дистрофия органов и преждевременное старение организма). Особенно пагубны звуки в диапазоне 3-5 Гц, поскольку совпадают с резонансными частотами человеческого тела. Интересно, что так называемая "полная тишина" тоже не особенно полезна: человек в этих условиях слышит биение собственного сердца и даже движение крови по сосудам. Существует мнение, что повреждение слуха является защитной реакцией организма, который стремится не допустить более серьезных последствий. В целом вопрос шумового воздействия на человека достаточно изучен (в отличие, например, от действия слабых электромагнитных полей). Проведенные еще в советский период исследования показали, что у людей, работающих в шумной обстановке, в частности, падает производительность труда (на 10%) и увеличивается заболеваемость (на 37%). Так что работодателям надо хорошо подумать и выбрать: или создать своим сотрудникам комфортные условия труда, или оплачивать им больничные листы. |
Что касается блоков питания, то в серверах "Арбайт" стали использовать изделия одного из наиболее авторитетных в этой области производителей - тайваньской FSP Group (она обладает собственной технологией изготовления "жидкостных" подшипников, позволяющих снизить шум еще более кардинально, чем при использовании подшипников с керамическим покрытием). Применяемые российской компанией блоки питания FSP оснащены 120-миллиметровым вентилятором с гидродинамическими подшипниками, а также увеличенным количеством отверстий в корпусах.
Для процессоров вместо традиционных 60-миллиметровых используются охлаждающие вентиляторы диаметром 80 мм; увеличение размеров (а значит, и производительности) позволило снизить номинальную частоту вращения лопастей с 5000 об/мин и более до 2400 об/мин и таким образом уменьшить шум. При этом в зависимости от рабочей нагрузки компьютера адаптивная система управления регулирует скорость вращения вентилятора, опираясь на показания датчиков, замеряющих потребляемый процессором ток и температуру внутри компьютера. При малой нагрузке системы вентилятор автоматически останавливается, и тогда компьютер становится практически бесшумным.
Для компенсации низкочастотной вибрации винчестеров в компьютерах "Арбайта" используются так называемые silent-блоки - жестко закрепляемые на корпусе компьютера и выполненные из стали толщиной 0,8 мм рамочные каркасы, в которые на специальных резиновых амортизаторах устанавливаются приводы жестких дисков.
Комплексное решение, обеспечивающее значительное снижение шума, компания подготовила еще осенью прошлого года, но не успела официально объявить о нем из-за "сюрприза" Intel: корпорация объявила процессоры на ядре Prescott, потребляющие еще больше энергии по сравнению с их предшественниками. Пришлось доработать решение с учетом новых реалий: для охлаждения Prescott’ов уже необходимо использовать дополнительное усовершенствование - специальную трубочку с раструбом ("туннельная система"), через которую воздух подается на охлаждающий вентилятор процессора.
Первоначально компания применила новую систему охлаждения на рабочих станциях - как наиболее "разогреваемых" при работе устройствах (помимо этого графические рабочие станции, по словам Олега Кукушкина, являются в настоящее время основной продукцией "Арбайта"). Объявленная в конце августа рабочая станция CADStation WS400 выполнена на базе системной платы Intel D875PBZLK и процессора Pentium 4 с технологией Hyper-Threading, укомплектована малошумящей дисковой подсистемой из двух SATA-накопителей, объединенных в RAID-массив, и профессиональным графическим ускорителем Quadro FX700 с пассивной системой охлаждения. Как подчеркивают в компании, цена этой станции не превышает стоимость систем с такой же производительностью, но при этом она обладает бесшумностью, свойственной гораздо более дорогим специализированным компьютерам ведущих мировых производителей.
После того как были "утихомирены" рабочие станции, настал черед обновления настольных систем (компания выпускает три семейства данного типа - Quint, Tempo и Forte) и серверов серии Silex (название образовано от сочетания Silent Box). Как известно, в небольших фирмах и подразделениях серверы устанавливаются непосредственно в рабочих помещениях, поэтому обеспечение низкого уровня шума и эффективного охлаждения дает возможность обойтись без специально оборудованных серверных комнат. В "Арбайте" утверждают, что серверы Silex работают даже тише любого ПК, которые сегодня можно приобрести у других производителей компьютеров.
"По уровню шума выпускаемой продукции мы вышли на внутрифирменный стандарт, - сказал Олег Кукушкин. - В настоящее время нам удалось добиться того, чтобы уровень шума всех наших компьютеров не превышал 35 дБА при 100-процентной загрузке процессора".
Как считают в "Арбайте", проблема шума в компьютерах очень скоро серьезно встанет перед всеми производителями. Причина тому - продолжающийся рост излучаемой мощности микросхем (со времени выпуска первого микропроцессора архитектуры x86 она выросла более чем на порядок - см. график). Для охлаждения микропроцессоров теперь уже недостаточно традиционных вентиляторов, вместо них используются маленькие "турбины". Более того, охлаждение нужно не только процессорам и видеокартам, но и некоторым чипсетам (на них уже ставятся радиаторы) и модулям памяти. Вряд ли кардинальным образом изменит ситуацию и внедрение стандарта BTX на системные платы.
Шум - не единственный фактор, определяющий экологичность компьютерной продукции. А потому компания намерена заняться уменьшением и других аспектов вредного воздействия на человека, в частности электромагнитных излучений. "В наших перспективных планах - выпуск целой серии стандартов "Экологичные технологии Arbyte", - пообещал Олег Кукушкин.
