Luotettavan PC:n rakentaminen

Abstract

Elektroniikkateollisuudessa suuntaus on ollut pitkään valmistaa laitteita mahdollisimman halvalla. Vaikka data ja sen käsittely ovat siirtymässä enenevässä määrin pilvipalveluihin, on perinteisillä PC-tietokoneilla yhä suuri rooli näissä tehtävissä. On siis syytä varmistaa niiden riittävä luotettavuus ja elinikä. Tämän työn tarkoitus on tarkastella seikkoja, jotka laitteistotasolla vaikuttavat PC-tietokoneiden luotettavuuteen ja elinikään. Omien kokemusteni perusteella tietämys aiheesta ei ole kovin vahvaa edes IT-alalla työskentelevien henkilöiden keskuudessa. Työn tavoitteena onkin siis koota kattava ohjeistus, jota soveltamalla uuden tai vanhankin PC:n eliniän voi maksimoida. Työn lukijalla tulisi olla perustason tietämys PC-tietokoneen rakenteesta.

Lämpö on yksi suurimmista elektronisen laitteen kestoon vaikuttavista asioista, joten työssä esiteltiin aluksi erilaisia lämmönsiirtokeinoja ja tutustuttiin esimerkiksi ilma- ja vesijäähdytyksen eroihin. Riittävän tuuletuksen varmistamiseksi tutkittiin kotelojen ja tuulettimien teknisiä ominaisuuksia ja niiden vaikutusta jäähdytystehoon. Huomattiin, että eri koteloiden ja tuulettimien välillä voi olla suuria eroja niiden jäähdytystehossa.

Tämän jälkeen siirryttiin tutkimaan tarkemmin PC-tietokoneiden virtalähteitä. Osiossa selvitettiin tyypillisen ATX-virtalähteen toimintaperiaate ja esiteltiin tarkemmin komponentteja, jotka löytyvät lähes jokaisesta virtalähteestä. Osiossa tutustuttiin lisäksi virtalähteiden hyötysuhdeluokituksiin ja ominaisuuksiin, jotka vaikuttavat virtalähteen lopulliseen hyötysuhteeseen. Tämän jälkeen tutkittiin virtalähteen ulos antaman virran koostumusta ja sille asetettuja vaatimuksia. Virtalähdevalintaa helpottamaan esiteltiin virtalähteiden perinteisiä testaustapoja. Huomattiin, että erilaisia tuotearvosteluja löytyy paljon, mutta kaikki niistä eivät ole luotettavia. Lopuksi tutustuttiin tarkemmin syihin, jotka ovat perinteisesti aiheuttaneet epäluotettavuutta virtalähteissä itsessään sekä huonolaatuisen virtalähteen aiheuttamiin vaaroihin.

Manufacturing cheap, easily replaceable electronic devices has been an on-going trend in the industry for a while. Even though cloud computing and data storage are becoming increasingly popular, traditional PCs still have a big role in these tasks. The aim of this thesis is to identify the things that affect the reliability and age of PCs. Based on my personal experiences, knowledge on these matters is a bit lacking even among people working in IT. The goal of this thesis is therefore to gather a comprehensive guide that can be used to maximize the lifecycle of new and old PCs. The reader of this thesis is assumed to have a basic knowledge of the structure of a PC.

Heat is one of the biggest factors that affect the reliability of an electronic device. At the beginning of the thesis different ways to ensure adequate cooling were identified, such as choosing a suitable enclosure and cooling fans. The goal of any cooling system is to transfer heat away from its source. Different ways of achieving this were studied, such as air and water cooling. This section also includes a closer look at the technical details of enclosures and cooling fans. Guidelines to building an adequate air cooled system were then presented.

The next section focuses on power supply units and their technical details. The working principal of an ATX form factor power supply unit as well as the purpose of its most important internal components were explained. Efficiency ratings and the reasons affecting a power supply unit’s efficiency were addressed. The output of a PSU is strictly regulated and therefore a closer look was taken at the elements that compose a PSU’s output current and voltage.

Different power supply unit reviews are easily found but not all of them were found to be accurate. Ways of reliably determining the qualities of a power supply unit were therefore studied in this section. Finally a closer look was taken at the reasons why a power supply unit could fail and the dangers a failed unit could bring about.