温度会影响CPU性能及稳定性吗?

              盛夏，这种酷暑天气折腾人同时也折腾着PC里的DIY硬件。为了散热，有的人机箱里塞满了风扇，还不惜花重金购入CPU散热器，为的就是“把CPU满载温度压到60度以下”——有人说散热不好会影响CPU性能及稳定性，这是真的么？如果是真的，要多高的温度才算是“安全线”？今天我们就来验证一下。

■为什么大家都纠结CPU温度？

　　电子产品想长期稳定运作必须要有一个适宜的温度区间，高温会加速电子元件老化，甚至造成不可逆的硬件受损，这些已经常识了，对于CPU这一类精密电子产品而言温度控制更加重要——在以前“拼频率”的时代，如何有效散发处理器带来的高热量就成了大家十分关注的话题，特别是夏天，必须将CPU温度压到一定程度下机器才能稳定运行。

在以前，散热不良对CPU来说就是灾难

　　但也有人认为，现在CPU的制程工艺和架构这么先进，CPU的功耗、发热量相比以往已经大幅度降低，除了超频之外，普通消费者已经没必要去纠结CPU温度了。到底谁对谁错，这篇文章会告诉你答案。

■散热效果直接影响CPU温度状况

　　为了便于比较，我们必须得到两组以上不同的CPU温度数据，为此我们把室温控制在24℃，然后通过搭配不同的散热器来绘制不同的CPU温度曲线。除此之外还要考虑到AMD与Intel平台差异性的影响：它们的制程工艺、核心架构、频率控制策略都完全不同，需要分开单独测试。

　　如果你购买的是盒装CPU，在包装里配备有原装CPU风扇，这种应该是目前用户量最大的CPU散热器了吧。盒装CPU一般比散片贵100-200元，除去三年售后服务之外剩余的就是这散热器的价值，今天的测试我们也会以原装散热器的散热效果作为基准，极限情况下我们还会拆去原装CPU风扇电源，直接做被动散热。

　　独立散热器选择了安钛克铜虎C40，市场价150元左右。塔式结构，四热管铜底散热，理论上散热能力应该比原装风扇强不少。

Intel独显平台

AMD整合平台

　　Intel平台选择Core i5-4670K + GTX660，这是目前比较主流的中高端配置；AMD方面则选用最具代表性的APU A10-5800K整合平台。注意我们这次试验并不是为了对比AMD与Intel性能，而是在两个独立的平台分别讨论温度对各自CPU性能以及稳定性的影响。>>

整合平台处理器已经包括了GPU，发热量会不会比独显平台大？

　　对于同一款处理器，理论上确实用于独显平台时的发热量要低于整合平台，但是这个差距几乎可以忽略不计——CPU发热源主要还是来自内部缓存。而且本次的测试方案均主要针对CPU，GPU一直处于空闲状态，对测试结果不会产生影响。
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测试平台及测试方案介绍：

Intel平台配置

AMD平台配置

使用Prime95第二个选项进行烤机测试

　　实验分为两部分，首先测试的是不同温度对CPU稳定性的影响，通过搭配不同的散热器来造成不同的满载温度，极限情况下还会直接拔除CPU风扇做纯粹的被动散热，所用的测试软件是Prime95；性能测试方面，软件选择wPrime，在四线程全开条件下计算1024M圆周率，记录最后得分和CPU温度。>>
 

什么是“烤机”

　　“烤机”其实就是对电脑进行持续高强度的使用，用于测试机器稳定性。现在已经有不少专门的烤机软件，可以迅速暴力地占用平台资源，大大缩短烤机时间。根据测试的侧重点不同，烤机软件一般会针对不同的硬件来编写，例如用Prime95测试CPU、用Memtest测试内存、用Furmark测试显卡等等。
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1、Intel平台

1-1、不同温度对CPU稳定性的影响

测试截图（图为无风扇极限烤机，i5-4670K崩了两个核心）

　　温度对CPU的稳定性有影响吗？这是肯定有的，不过倒不至于死机蓝屏——现在的处理器为了防止CPU过热，都设定了安全温度区间，例如i5-4670K就设定了当温度超过88℃时自动降频。上图为无风扇极限状态下i5-4670K烤机测试，可以看到i5-4670K已经崩了两个核心，CPU满载频率被限定在800MHz。（由于系统负载太高，后台的ASUS检测工具已经失去响应，无法实时刷新CPU频率）

■搭配Intel原装散热器

搭配原装风扇时的热量分布图

　　Core i5-4670K使用原装散热器，开机后待机5分钟测得CPU空载温度为32℃。进行烤机测试后5分钟内温度上升到87℃，然后稳定在88℃左右顺利完成烤机测试。测试期间i5-4670K四核心满载频率在3.4-3.6GHz之间变动，也就是说这个原装散热器能勉强压制i5-4670K默频满载产生的热量（i5-4670K标准四核心满载频率为3.6GHz）；观察满载时机器内热量分布图，CPU附近的最高温度为54.6℃。

■无风扇极限状态

无风扇被动散热时的热量分布图

　　接下来让i5-4670K平台空载待机5分钟，使CPU温度下降到正常状态后关机，拆除CPU风扇供电后重启重复烤机步骤。开机5分钟后测得的待机温度为59℃，烤机开始后CPU温度迅速上升到88℃并自动降频，5分钟后i5-4670K四核心满载频率只有800-1100MHz，系统非常卡；20分钟左右i5-4670K有两个核心崩溃，热成像仪测得机箱内CPU附近最高温度为67.5℃。

■搭配塔式散热器

搭配塔式散热器时的热量分布图

　　换成150元的塔式散热器，开机5分钟测得待机温度为30℃。运行Prime95烤机5分钟后温度上升到65℃，然后稳定在66℃顺利完成30分钟烤机，i5-4670K全程四核心稳定工作在3.6GHz。热成像仪录得CPU附近最高温度为56.4℃，和使用原装散热器的情况差不多。

■为了便于对比，我们将上面的稳定性测试的情况汇总成以下图表：

测试情况汇总

　　由此可见，Intel Core i5-4670K平台当CPU温度高于88℃会影响稳定性——这时候为了控制温度CPU会自动降频，但仍然无法运行高负载应用，无风扇平台最终两个CPU核心崩溃就是很好的例子。正常情况下，改用塔式散热可以明显降低CPU满载温度，但Core i5平台在默认频率下使用原装散热器已经足够稳定了。

1-2、不同温度对CPU性能的影响

　　既然知道当温度超过一定限额时CPU会自动降频防止温度过高，那么这个降频幅度对CPU性能影响有多大？下面同样是三个不同的散热平台，先待机等CPU回落到正常温度后，运行wPrime四线程满载运算1024M圆周率，记录最后所得的成绩以及CPU温度。

测试截图（图为无风扇状态下性能测试，i5-4670K频率下降到800MHz）

　　测试小结：只要温度没有超过88℃临界值，CPU不会自动降频，温度对性能基本无影响（参见塔式散热与原装散热）。但是当温度过高时CPU为了控制温度会自动降频，例如本次测试中极限无风扇状态下CPU运算效率还达不到正常状态下的1/3。

换句话说，全新状态下的Intel原装散热器刚好能满足CPU散热需求，但长时间使用的话还是要记得定时“清尘”>>

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2、AMD平台

2-1、不同温度对CPU稳定性的影响

测试截图（图为无风扇极限烤机，CPU频率限定在1.4GHz）

　　AMD平台的频率调节机制与Intel不同，在测试原装风扇散热的时候我们发现A10-5800K烤机时的CPU频率在2.4 - 4.0GHz之间跳跃。如果是无风扇状态，超过67℃时A10-5800K的频率开始下降；持续烤机，温度上升到80℃时A10-5800K的频率限定在1.4GHz，但温度会继续上升，在95℃左右出现高温保护自动断电，这在后面会有详细说明。

■搭配AMD原装散热器

搭配原装散热器时的热量分布图

　　A10-5800K搭配原装散热器，在开机5分钟后测得CPU温度为32℃，烤机5分钟后达到稳定温度，维持在67℃完成30分钟的烤机测试。在这个过程中A10-5800K的CPU频率在2.4-4.0GHz之间跳跃。观察热量分布图，搭配原装散热器的时候A10-5800K附近的最高温主要集中在供电电路上。

■无风扇极限状态

无风扇被动散热时的热量分布

　　在极限的被动散热情况下，A10-5800K平台开机5分钟后测得的温度为49℃。开启Prime95拷机测试后A10-5800K的温度迅速上升，一分钟后74℃，两分钟后81℃，此时A10-5800K的频率已经锁定在1.4GHz，但温度会继续上涨并突破90℃，4分钟左右A10-5800K出现过热保护自动断电，此时测得的最高温度为95℃。从热量分布图可以看到CPU周围已经堆积了大量的热。

■搭配塔式散热器

搭配塔式散热器时的热量分布图

　　将散热器更换成百元级的塔式风冷，开机5分钟后测得待机温度28℃，烤机开始后逐渐升温，最后稳定在53℃完成烤机测试，CPU频率在3.4-4.0GHz之间跳跃。观察热量分布图，可见CPU附近的温度不高，和搭配原装散热的情况类似，最高温度主要出现在主板供电部分。

■稳定性测试情况汇总：

测试情况汇总

　　在无风扇极限测试里AMD平台虽然也会通过降低频率来维持稳定性，但还是阻止不了温度的攀升，在4分钟的时候温度达到95℃，电脑出现高温保护自动断电，需要放置一段时间让CPU回归正常温度后才能开机使用；而使用原装散热和塔式散热对平台稳定性没有影响，两者均能通过30分钟Prime95烤机测试。

　　AMD平台的频率调节机制与Intel不同，即便使用塔式散热器，CPU频率也不会稳定在最高4.0GHz，而是在3.4-4.0GHz之间跳跃；原装散热的情况也类似，CPU频率大多数时间里维持在4.0GHz，偶尔跳跃变成2.4GHz，这种“跳跃性”的频率变化会不会对性能造成影响？我们接下来继续测试。

2-2、不同温度对CPU性能的影响

测试截图（图为原装风扇状态下性能测试）

　　测试小结：和前面Intel平台的测试结论一样，改用塔式散热后CPU温度有了明显下降，但对性能影响不大；但AMD平台的温度控制策略没有Intel灵活，无风扇极限测试下尽管CPU频率下降了，却无法抑制住CPU产生的热量，最终触发高温保护，无法完成性能测试。>>

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3、总结：

■在CPU允许范围内，温度不会影响CPU性能和稳定性

AMD/Intel原装散热器都刚好能应付CPU散热

　　AMD与Intel原装散热器作为低端风冷散热的代表，它们都“刚好”能压制住对应CPU的发热量，这一点相信两大CPU厂商在新品上市之前都会做相关测试，不然就闹笑话了。所以只要主机环境不是太恶劣，温度没有突破厂家设定的临界值（例如本次测试中Intel平台的88℃与AMD平台的67℃），更换强力散热器追求低温没有太大意义。

■当温度超过临界值，性能和稳定性都将受到影响

温度过高会触发CPU自动降频，影响性能

　　在一些比较特殊的场合，例如通风不良或者容易堆尘的环境，CPU产生的热量无法被及时散发，就很有可能让CPU温度突破临界值。这时候CPU会通过自动降压降频来抑制热量的产生，性能/稳定性也将受到影响。

■如何判断处理器温度是否“越线”

利用Prime95烤机来验证CPU散热情况

　　不同工艺、不同架构的CPU都有不同的适宜工作温度，如何判断CPU温度是否已经达到临界值呢？最简单的方法，像本次测试一样运行Prime95烤机软件，观察CPU-Z里的频率变化，如果出现自动降频就代表着散热不良，需要改善散热风道或者升级散热器。

■电脑不是一锤子买卖，盛夏酷暑更需要保养

定期清理散热器才能保证散热效果

　　每年到了盛夏天气，笔者总会时不时收到朋友们的求助信息——电脑变卡、运行缓慢、自动重启等问题。很多时候这就是散热不良引起的，除了让机箱保持风道畅通，最好也记得定期帮电脑清清灰尘，换换硅脂，让CPU也能“清凉一夏”。