PC系統DIY:升級CPU

作者 : Brian Dipert,EDN特約作者

我撰寫另一種以「從頭自組PC」為主的DIY文章。但第一步我想從簡單的開始,先嘗試升級一套我之前曾多篇介紹的Hackintosh系統的處理器。去年五月,我提過這套SFF (小尺寸)系統出廠配備的是Intel Core i5-3570CPU...

二十年前,我曾經是一個非常多產的個人電腦(PC)組裝「達人」。當時組裝PC主要是為了EDN的各種動手做(hands-on)專案。例如,在1999年底的一篇文章中,我將英特爾(Intel)的SE440BX和SE440BX-2主機板分別搭配了Intel Pentium II-400和Pentium III-550兩款CPU。文中表1列出那個時代的「高階PC」配備,你看了可能會笑出來——老實說,那整篇文章現在看起來都很好笑,和比爾蓋茲(Bill Gates)的「640K對任何人都夠用了」(640K ought to be enough for anyone)有異曲同工之妙。/wp-content/uploads/sites/6/2021/10/contenteetimes-images-edn-edn-hands-on-project.png

那篇文章寫完不到一年後,我又寫了一篇將Intel的Rambus型VC820和OR840主機板分別搭配Intel的600MHz “Katmai”以及800Mhz “Coppermine” Pentium III CPU。如果我記得沒錯,從那之後我便開始力求精鍊,著重於預先安裝的系統或以半自組為主的兩種類型:

  • 以套裝PC為基礎升級零件。我的第一個專案是Dell PowerEdge 400SC伺服器,最近期則包括HP 6300 Pro和Elite 8300黑蘋果(Hackintosh)系統
  • 「準系統」(Barebone)電腦。包含主機板和預先安裝的CPU (以及散熱器、風扇,和/或其他冷卻方案),有些甚至包含機殼和電源。只需要再加裝記憶體、硬碟/固態硬碟(SSD),光碟機等即可使用。2004年3月的動手做專案就是早期這類型的文章之一。我後來又多組了幾個類似的「迷你」系統

事隔二十年後,我決定「重操舊業」,再次撰寫另一種以「從頭自組PC」為主的文章。但第一步我想從簡單的開始,先嘗試升級一套我之前曾多篇介紹的Hackintosh系統的處理器。去年五月,我提過這套SFF (小尺寸)系統出廠配備的是Intel Core i5-3570CPU (HD Graphics 2500、3.4GHz基頻、3.8GHz超頻時脈、4核心/4執行緒、6MB L3快取快取記憶體)。

我還提到自己另外買了一台二手的Core i7-3770 (HD 4000、3.4GHz基頻、3.9GHz超頻時脈、4核心/8執行緒、8MB L3快取記憶體)。該處理器支援超執行緒(HyperThreading),日後只要更新系統即可支援更多4個虛擬核心(並順便提高100MHz的超頻時脈性能)。趁著假期來臨,我正好可以著手這項CPU升級工作。

從這兩款處理器的規格中可以發現,它們的熱設計功耗(TDP)同樣都是77W。老實說,我懷疑Core i5-3570和Core i7-3770使用的是相同的晶粒,只差在前者的超執行緒功能未被啟用。因此,我應該可以為此新CPU沿用系統中原有的散熱裝置。答案很快可以揭曉。在升級處理器之前,這台電腦在Windows 10的系統資訊面板看起來是這個樣子:

Windows 10 system information screenshot

工作管理員:

CPU task manager screenshot

資源監視器:

CPU resource monitor screenshot

那我們就開始動手組裝吧!首先,我們大略看一下這台電腦的內部。照慣例用一個直徑0.75″ (1.91cm)的一美分硬幣做為比較。這台電腦雖然是二手的,但看起來很新對吧?

photo of the system before the CPU upgrade with a penny for scale

在此系統的中央是四條4GB DDR3 1600 (PC3 12800) 240針雙列直插式記憶體(DIMM),加起來總共有16GB系統DRAM。左下角是一顆少見的CFX小尺寸電源供應器,我之前曾經提到過。再往下是兩個500GB WD Blue 3D NAND 2.5吋SATA SSD,搭配一個3.5吋轉雙2.5吋硬碟支架。其中一顆硬碟安裝了Windows 10,另外一顆(未來)打算安裝MacOS。紅色的SATA線則是看我要用哪一顆就接哪裡(幸好原本就有多的SATA電源線)。右下角的裝置是光碟機,左上角(一個很不明顯的地方)是我加裝的ESATA轉接線,在其底下(看起來較明顯)是一張MSI Radeon RX 560 4GT LP OC繪圖卡。最後,在右上角散熱器底下的,就是今天的主角:CPU。讓我們湊近一點看:

photo of the CPU cooling system

一端是散熱器;另一端是風扇。在其中間是一個塑膠的被動式整流罩,可將散熱器發出的熱氣引導至風扇。需要清理時,只要把幾條勾著的線卸下就可以輕易地提起來:

photo of the CPU cooling system heat sink and fan exposed

要不是風扇上有一層薄薄的灰塵(以及機殼上幾處細微刮痕),還真看不出這台電腦是二手的(我很慶幸我買到的其他二手電腦狀況也都非常良好):photo of the CPU fan

散熱器由四個角落上的螺絲固定在板上。如果有必要,我可以用一字型的螺絲起子來轉開這些螺絲,我一開始也的確這麼做,但這些螺絲頭的凹痕實在太淺了。所以我改從我的iFixit Driver工具組中挑了一支T15 Torx螺絲起子,輕鬆地完成了這項任務:

photo of the CPU heat sink removed

photo of the side of the CPU heat sink

photo of the CPU heat sink end

接著,看一下散熱器的底部,以及和它相連的CPU頂部:

photo of the underside of the CPU heat sink

photo of the old CPU on the board

不意外地,先前塗上的散熱膏現在分散在兩面。這就是為什麼每一次將散熱器拆下,不論有沒有更換任一元件,都必須先將舊的散熱膏除去(用70%異丙醇酒精搭配無絨紙巾就可以有很好的效果),再重新塗上新的散熱膏。如果你覺得這散熱膏看起來太乾了,那絕對沒看錯。我之前曾警告過老舊的電腦系統會有這個狀況。說到這個,我想趁機澄清一件之前無意中說錯的事。

在稍早提到的那篇文章中,我曾經寫到「上世代散熱設計:CPU仰賴散熱膏vs無助焊劑焊接」。原來我提到的這個具有爭議的散熱物質並不是指CPU均熱片及其上方散熱器之間塗上的物質,而是指均熱片及其底下矽晶之間的散熱物質。儘管如此,我仍然建議「主動移除CPU的均熱片,並將舊的散熱膏擦去,換上新的高品質散熱膏」。

要拆除舊的處理器(並換上新的)是挺容易的,尤其因為這台電腦使用的是平面網格陣列(LGA)規格,無需擔心會傷到針腳。首先,將固定勾解開,並將拉桿拉起:

photo of the old CPU on the board with the clip removed

將固定架抬起:

photo of the old CPU on the board with the bracket removed

拆下舊的CPU之前,我們先看一下它的下一代產品:

photo of the new CPU on plastic packaging

上方(以表面字樣為方向依據)左右兩側各有一個對齊用的槽口,現在的CPU設計方式讓你就算要裝錯方向也很難了。將CPU轉過來可以看到1155觸點的LGA陣列。

photo of the back of the new CPU on plastic packaging

解開固定裝置後,原本的CPU很容易就可以取出來了。這是用先前提到的異丙醇酒精清理過後的樣子(有沒有人想買二手的Intel Core i5-3570?):

photo of the old CPU cleaned up

photo of the bottom of the old CPU cleaned up

把新的CPU放入插槽,重新繫上固定架和拉桿,但散熱器先別急著放回去,我們要先塗上新的散熱膏,將其填滿CPU均熱片和散熱器底座之間的細微空隙,以提高CPU的散熱效率。

該用甚麼品牌的散熱膏、用量多少,以及要照甚麼模式塗抹?這些都是都是超頻社群內爭論不休的議題。例如,iFixit的教學文章中引用了Arctic Silver的紀錄,對不同品牌(AMD vs Intel)或甚至是不同世代的CPU,分別提出了不同模式的建議。而這位拍過多部HP 6×00 Pro與8×00 Elite系列維修和升級影片的老兄,甚至建議把新的散熱膏塗在散熱器的底座,而不是塗在CPU的均熱片上。

幸好我並不打算超頻,所以情況單純多了(這也是為什麼我只用一般的散熱器,而沒有選一些較特別的產品)。至於散熱膏怎麼塗,我最後選擇Intel一致、保守的建議作法,在CPU中心擠上一小團,然後讓散熱器自然地把它壓開來:

photo of the new CPU installed with thermal paste applied

最後,關於散熱膏的品牌,我用的是Arctic Silver知名的「5」號散熱膏:

photo of a tube of Arctic Silver 5 thermal paste

這一支共含3.5克的散熱膏,足夠用於好幾次的CPU+散熱器安裝作業。每次用完只要將蓋子鎖緊,就不用擔心內容物乾掉。而散熱膏雖然可以導熱(廢話),卻不會導電,所以即使你塗了太多,導致它從夾層邊緣溢出來滴在主機板上,也不用太擔心。

說到散熱膏可能乾掉,讓我們趁早把散熱器裝回去吧。依次小心地將每個螺絲鎖好,確保四個角落都已穩穩地固定住,並按順序把剩下的整流罩和線路接回原位。機殼的側板和所有線路也都裝回,再按下電源按鈕,一切就大功告成啦!

screenshot of the Windows system information after the CPU installation

screenshot of the task manager after the CPU installation

screenshot of the resource monitor after the CPU installation

 

最後一步是測試,看看我上散熱膏的成果如何。以下是CoreTemp測得的系統閒置溫度:

screenshot of the CoreTemp after CPU installation

接著打開HeavyLoad,看看散熱膏在更高壓的情況下的表現如何:

screenshot of HeavyLoad after CPU installation

screenshot of the CoreTemp under stressful conditions

69℃(或更低)差不多就是網路上公認的理想溫度,我也相當滿意了!

(參考原文:Building a PC: CPU upgrade,by Maurizio Di Paolo Emilio)

本文同步刊登於EDN Taiwan 2021年10月號雜誌

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