Продолжение темы современных двигателей в формате comparing incomparable.
После прочтения статьи «Apple в 2019 году — это Linux в 2000 году» я подумал что по такому же принципу можно сравнить и процесс “ускорения” в компьютерном “железе” c тенденциями «разукрупнения» ДВС.
Определения двух терминов
Оверклокинг это повышение быстродействия компонентов компьютера за счёт эксплуатации их в форсированных (нештатных) режимах работы. Процессор после оверклокинга должен по показателям догонять аналоги с большей ценой, работающие без ускорения.
Даунсайзинг это метод форсировки автомобильных двигателей малого объема с целью повышения мощности и экономии топлива. Мотор после применения методов даунсайзинга должен по этим показателям догонять более дорогие аналоги, с большим объемом.
Общие даты
В 70-е история разгона берет начало уже с выходом первых процессоров, и долгое время оверклокингом занимались лишь энтузиасты.
В 90-е цены на компьютерные комплектующие держались на довольно высоком уровне, чипы разгонялись более активно. Технология разгона осуществлялось с помощью паяльника, путем перестановки джамперов на материнской плате и замыкания ножек у процессоров.
В 2000-е оверклокерское сообщество как достаточно массовое течение начало формироваться только в начале 2000-х годов.
70-е стали отправной точкой начала уменьшения объема ДВС из-за топливного кризиса 1974 года. Термин Даунсайзинг появился в то же время, но еще не относился к автомобильным моторам.
90-е официальное начало эры даунсайзинга — 1,8-литровый мотор Audi стал первым примером классического подхода этого метода форсировки ДВС.
2000-е стали периодом расцвета идеи даунсайзинга, которую продвигал в основном VW, но “волна” задела других.
Методы “разгона”
3 основных показателя для “ускорения” — Изменение частоты, Изменение коэффициента умножения, Изменение напряжения.
Первое позволяет увеличить тактовую частоту, но влияет на остальные элементы.
Второе поднимает мощность только процессора, без негативных последствий для остального.
Третье компенсирует обычно просадку из-за ускорения первых двух, и то же может быть использовано для разгона.
3 основных показателя для увеличения мощности двигателей при даунсайзинге – давление наддува создаваемого турбиной, давление в топливной магистрали+прямой впрыск и обороты.
Первое создает теоретическую возможность сжечь больше топлива, но влияет на рабочий процесс других систем ДВС.
Второе обеспечивает распыление топлива до состояния позволяющего сгорать топливу полноценно.
Третье компенсирует уменьшение объема за счет более высоких показателей рабочих оборотов и также повышает мощность.
Теплопроводность – охлаждение процессоров и двигателей
Проблемы с охлаждением при развитии обоих процессов физически предсказуемы, и решаются похожим образом.
Иногда подбирают более теплопроводные материалы.
- В ПК это различные варианты термоинтрефейсов, замена крышки процессора и ее полировка, использование жидкого металла.
- В ДВС это замена прокладок между ГБЦ на металлические, замена ГБЦ и обработка внутренних каналов (полировка), использование клапанов с жидким натрием внутри.
Дальше модифицируют систему охлаждения, расширяя сеть охлаждаемых водой-воздухом элементов.
- В ПК это в основном процессор, видеокарта, SSD, блок питания которые могут быть оснащены жидкостным охлаждением. Воздушное охлаждение может применяется на менее «разогнанных» элементах.
- В ДВС это воздух на впуске, масло для турбины и рециркулирующие выхлопные газы в EGR, где охлаждение так же обеспечивается жидкостной системой. Воздушное охлаждение может применяется на менее «разогнанных» элементах.
При использовании других систем охлаждения то же есть определенная схожесть.
- Экстремальный оверклокинг это традиционно жидкий азот. Это уже не совсем про экономию денег при покупке процессора, а скорее больше спортивный интерес. За счет охлаждения показатели производительности самые большие, но эффект длится ровно до момента потери возможности “подливать азот”.
- Экстремальный “даунсайзинг” это тюнинг мотора за счет установки системы впрыска закиси азота, которая любой мотор может ускорить до уровня более мощных в “стоке”. Эффект “веселящего газа” длится ровно до момента его полного выхода из баллона.
Стабильность работы оверклокнутого процессора – стабильность работы даунсайзингового мотора
Чувствительность к колебаниям напряжения у оверклокнутых процессоров ниже. Пропуск тактов (throttling) как крайнее проявление нестабильности работы бывает при достижении предела.
В даунсайз-двигателях колебания качества моторного масла, топлива и условий эксплуатации снижает стабильность работы делая мотор более “чувствительным”. Пропуски зажигания — детонация это крайнее проявление нестабильности, и бывает при достижении предела на некачественных топливно-смазочных материалах.
Рост энергопотребления оверк-процессоров — Рост расхода топлива
Расход энергии “ускоренным” процессором будет выше, и большинство это понимает.
Расход топлива даунсайз-мотора будет выше заявленного, но покупатели в основном об этом уже знают. Придуман даже специальный термин (Cycle-beating), означающий отклонения моторов от реальности.
Цена “разогнанного” процессора — цена “уменьшенного” мотора
Цена являлась часто определяющей причиной “разгона” электронных компонентов. Весь смысл оверклокинга в получении из более дешевого компонента характеристик близких или сходных с более дорогим.
Даунсайз-моторы дешевле крупных силовых агрегатов по одной простой причине — на их производство уходит намного меньше материала.
Стратегии маркетинга
Оверклокинг официально практикуют и производители электроники, делая иногда более новый “продукт” из старого делая небольшой “разгон”.
Даунсайзинговые моторы так же имеют тенденцию увеличивать мощность программно, за счет того что более новый двигатель получает другую “прошивку” на заводе.
Конец близко!
У Оверклокинга за счет миниатюризации электроники перспектив все меньше. Уже даже пророчат закат эпохи разгона.
У Даунсайзинга из-за “миниатюризации” узлов и агрегатов так же достигается физический предел. Официально от стратегии дайнсайзинга уже отказались в VW и Renault-Nissan.
Противоположной оверклокингу тенденцией развития может стать андерклокинг. Логично же что добравшись до границы необходимой производительности тенденция к повышению надежности, экономии энергии будет более актуальна?
Новая стратегия антипод даунсайзинга — райтсайзинг (доведение до нужных размеров) начнет действовать уже в наше время и решит проблему надежности и реальной экономии топлива. Официально это подтвердили в VW и Renault-Nissan.
P.S. — «Разгон» моторов и электронных компонентов постепенно уходит, но возможно на новом технологическом уровне он снова вернется. Например, возможно ДВС при переходе на водород, в теории ДВС могут сократить свой объем, из-за отсутствия проблем с экологией сгорания, а процессоры в случае использования сверхпроводников смогут снова увеличить свою мощность сверх штатных параметров.
