Когда мы покупаем или собираем компьютер, видим большие детали: материнскую плату, процессор с кулером и радиатором, блок питания, видеокарту, оперативную память и накопители. Кажется, что мощность такого устройства оправдана его размером, но есть ноутбуки, которые запускают те же игры, что и компьютеры. Хотя ноутбуки меньше, легче, а клавиатура и монитор встроены в корпус.
И важно не забывать про небольшие, но мощные консоли: PlayStation 5, Xbox Series X, Nintendo Switch и Steam Deck. Первые две консоли запускают все новинки долгие годы с хорошей картинкой, а последние две — позволяют играть в крупные проекты, сидя в метро или парке.
Почему консоли и ноутбуки могут запускать тяжёлые игры, как в них помещаются комплектующие ПК и чем за это приходится платить, расскажем в статье.
Охлаждение — важный элемент в компьютерах, ноутбуках и консолях, так как комплектующие выделяют тепло при нагрузке. Перегрев компонентов может привести к снижению производительности, поэтому охлаждение нужно тщательно продумать.
Схема потока воздуха в ПК и схема отвода тепла от процессора
Для охлаждения всего системного блока внутри есть вентиляторы на вдув и выдув. Первые спереди корпуса забирают холодный воздух и охлаждают комплектующие. Вторые сзади и наверху выдувают уже горячий воздух.
У процессора в компьютере охлаждение своё. С его крышки передаётся тепло на основание башенного кулера, потом уходит по полым трубкам со специальной жидкостью к радиатору и распространяется по его площади. Эта жидкость быстро вскипает и испаряется, после чего конденсируется в холодном месте тепловой трубки — на другом конце. Когда жидкость охлаждается, она стекает обратно к процессору. В это время кулер прогоняет через радиатор холодный воздух, и из-за теплообмена нагретый воздух уходит из корпуса, а радиатор охлаждается.
Чем больше площадь радиатора, тем дольше он будет нагреваться и тем больше его потенциал при отводе тепла. Но тепло распределяется неравномерно, поэтому чересчур большие радиаторы бесполезны.
Схема потока воздуха на конструкции из контактной поверхности, теплотрубки, радиатора и вентилятора
В ноутбуке мало места, поэтому у него иной способ охлаждения. С процессора тепло поступает на контактную поверхность, а после передаётся на полые трубки — у них такой же принцип действия, как в аналогах на башенном кулере. Теплотрубки нагревают радиатор, который обдувается кулером, и процессор охлаждается.
Схема потока воздуха PS5, высокий вентилятор и большой радиатор
В PlayStation 5 большой кулер засасывает воздух через отверстия спереди между белой крышкой и передней чёрной частью. Под крышкой процессора находится жидкий металл, который передаёт тепло лучше термопасты. С крышки процессора тепло передаётся на радиатор размером с четверть консоли. Воздух проходит через радиатор, забирает его тепло и выходит через вентиляционные отверстия сзади.
Схема потока воздуха Xbox Series X, разборка Series X и схема охлаждения Mac Pro 2013
У Xbox Series X в верхней части установлен вентилятор, который втягивает холодный воздух снизу, проводит его по всей консоли и выдувает наружу. Такая технология действенная: Series X греется меньше, чем PS5.
Подобное охлаждение использовала компания Apple в Mac Pro 2013 — только под вентилятором стоял ещё радиатор.
Схема потока воздуха и разобранный Steam Deck
В Steam Deck теплотрубка отходит от чипа процессора с видеоядром и ведёт к вентилятору, который всасывает холодный воздух сзади и выталкивает горячий из верхней части корпуса. Релиз Steam Deck ещё не состоялся, поэтому консоль может измениться.
Схема потока воздуха Nintendo Switch, задняя металлическая пластина и разобранная консоль
Охлаждение Nintendo Switch немного отличается. На теплотрубку в районе чипа процессора нанесена термопаста. В этом месте к трубке прилегает металлическая пластина, которая частично берёт на себя тепло процессора. Кулер втягивает холодный воздух в корпус через отверстия сзади и выдувает уже горячий воздух из верхней части консоли.
TDP (thermal design parameter) — это количество тепла, которое должна отводить система охлаждения. Обычно компании указывают минимальное требование для охлаждения, но устройства могут нагреваться сильнее.
Например, у процессора i5 11600K требования к охлаждению — 125 ватт, но при увеличении частот TDP поднимается выше 200 ватт. У его конкурента Ryzen 5 5600x TDP — 65 ватт, но в нагрузках показатель поднимается до 114 ватт. Охлаждение в ПК можно подобрать заранее или заменить в зависимости от нагревания комплектующих.
В ноутбуках процессоры слабее, чем компьютерные тех же поколений. Например, в Intel Core i7-1185G7 всего 4 ядра, а у Intel Core i7-11700F для стационарных ПК их 8. Мощность процессоров ноутбуков ниже, поэтому тепловыделение меньше: у моделей с Intel Core i7 оно варьируется от 12 до 28 ватт в зависимости от производителя ноутбука.
Охлаждение в ноутбуках предустановлено, и если оно недостаточно мощное, возникнут проблемы с производительностью и быстрое изнашивание деталей. Можно купить специальные охлаждающие подставки, но это дополнительные траты, которые могут себя не оправдать.
TDP графического процессора PS5 ограничен 180 ваттами. Консоли одной ревизии собирают одинаково, поэтому охлаждение продумывается заранее. Это исключает проблемы с охлаждением, как у ноутбуков.
Сравнение радиаторов PS5: слева радиатор первой партии, справа — второй
Во второй ревизии PS5 вес консоли снизился на 300 граммов. Авторы ютуб-канала Austin Evans разобрали её: оказалось, в ней сильно уменьшили площадь радиатора. Это повлияло на температуру консоли: все детали стали нагреваться сильнее, а у вентиляционных отверстий нагрев воздуха увеличился с 52 до 56 градусов при нагрузке.
У Series X требования к теплоотводу составляют 200 ватт. Несмотря на самое большое выделение тепла, Series X холоднее других некстген-консолей.
У Nintendo Switch TDP — 15 ватт. В сравнении с другими консолями цифра небольшая, однако в процессе зарядки или долгой игровой сессии приставка может нагреваться до 40-50 градусов.
Энергопотребление у консолей соответствует среднему компьютеру. Так как габариты корпуса позволяют установить достаточно большой вентилятор, охлаждение работает лучше, чем у ноутбуков.
В компьютере больше слотов для накопителей памяти, в ноутбуках и консолях разъёмов значительно меньше.
В основном в ноутбуках стоят 2.5-дюймовые SSD, так как они быстрее и легче HDD. Но минус в объёме памяти: обычно ставят накопители до 512 ГБ, иначе стоимость ноутбука сильно возрастёт.
Сравнение размеров разных M.2 и 2.5 SSD накопителей
Более современные M.2-накопители — те же SSD, но с PCI Express интерфейсом. Они легче и тоньше. Их устанавливают в ПК, консоль и ноутбуки, но в последних M.2 пока встречается редко.
Накопитель Xbox Series X, распаянные чипы SSD на плате PS5 и свободный слот для SSD ниже теплотрубки в Steam Deck
В Xbox Series X установлен твердотельный накопитель от Western Digital на 1 терабайт. Он поддерживает протокол NVMe и подключается по шине PCIe четвёртой версии — эти технологии увеличивают скорость диска до 5000 Мб/с на чтение и чуть меньше на запись. SSD в Xbox Series X компактный и его можно заменить.
В PS5 SSD выглядит иначе. Накопитель — это часть платы самой консоли. Его нельзя снять или заменить, можно только добавить новый. Объём у накопителя 825 гигабайт, а скорость достигает 5500 Мб/с.
Минус распаянного на плате накопителя: если система перестанет работать, файлы нельзя будет перенести на другой диск с помощью компьютера.
В Steam Deck установлен специальный диск M.2 TYPE 2230 на 256 или 512 гигабайт, который не создаёт помех для работы Wi-Fi-модуля.
Чипы оперативной памяти на плате, дополнительный слот вместе с распаянными чипами и материнская плата с распаянным чипом процессора с видеоядром
Для экономии места размещают как можно больше элементов системы на одной плате. Распаивается почти всё: процессор, видеокарта, оперативная память, накопитель, преобразователь питания.
Такой подход экономит место за счёт нескольких факторов: чипы, помещённые на одну плату, занимают меньше пространства, чем десктопные варианты, и не нужен слот подключения.
Минусы у такого подхода: заменять элементы сложнее, чем в ПК, объём оперативной памяти нельзя увеличить, а при поломке материнской платы выйдет из строя вся система.
В ноутбуках распространена комбинация распаянного чипа оперативной памяти и пустого слота расширения. Слот расширения полезен: можно докупить планку памяти и получить двухканальный режим работы. Если один из чипов неисправен, можно докупить планку и отключить встроенную оперативную память.
Распаянный чип процессора, оперативной памяти и SSD в PS5 и чип процессора и оперативной памяти в Xbox Series X. У Nintendo Switch накопитель распаян на отдельной съёмной плате
У PS5 на одной плате распаяны гибридный процессор — совмещённые центральный и графический процессоры, SSD с одной стороны и оперативная память с другой.
У Xbox Series X припаяны к плате гибридный процессор и чипы оперативной памяти вокруг него. Остальные компоненты модульные.
У Switch распаяны гибридный процессор и два чипа оперативной памяти. Накопитель полумодульный: это чип, распаянный на дополнительной плате. В теории такой накопитель легче заменить, но для этого производитель должен продавать такие маленькие платы. Если он не будет этого делать, заменить накопитель не получится.
Пятнадцать лет назад портативная консоль PSP уже запускала 3D-игры. Внешне они напоминали свои аналоги со стационарных консолей и компьютеров, но геймплейно были ограничены.
На Nintendo Switch выходят порты игр с ПК. Они урезаны по графике и ограничены в частоте кадров, но сохраняют остальные компоненты: механики, истории и геймплей. Steam Deck обещает больше: вместо портов полноценные игры, как на компьютере, и высокую кадровую частоту при приемлемой графике.
Главное препятствие, которое мешает портативным устройствам быть такими же мощными, как ПК, — необходимость охлаждать чипы центрального и графического процессоров. В консолях воздушный поток заранее продуман, и свободного места внутри корпуса почти нет — заменить получится только на аналогичные детали.
Системный блок ПК можно собрать из разных деталей — нужно лишь подобрать совместимые компоненты. Но из-за кастомности увеличиваются габариты. Можно купить маленький корпус и сделать относительно компактную сборку, но в таком случае перегрева не избежать.
Поэтому ноутбуки слабее ПК из той же ценовой категории: пара теплотрубок и небольшой кулер сильно уступают в эффективности огромным башенным кулерам с 4-8 теплотрубками и несколькими кулерами. И чтобы справиться с нагревом чипа приходится его ограничивать.
Нужно быть готовым ещё и к тому, что модифицировать устройство сложно, а иногда нельзя. Если что-то сломается, за ремонт придётся заплатить больше — такова цена за мобильность и компактность.