Apuntes de un loco : hardware

Los males del sobrecalentamiento

Ramón Sola — Wed, 27 May 2009 17:32:36 GMT

Hace más de año y medio hablé de una experiencia personal con el ventilador y el disipador del microprocesador. Y es que, para mantener el PC en perfecto estado de revista, no solo basta con aplicar buenas prácticas con respecto al software, sino que también deben examinarse de vez en cuando sus “tripas” (o pedírselo a alguien de confianza) por si necesitan una limpieza urgente de polvo.

El caso es que volvió a aparecer el fantasma del ventilador acelerado más de la cuenta y, ahora que llegan los calores por estas tierras, vino acompañado de algunos fallos que por las circunstancias se atribuían fácilmente a la tarjeta gráfica. De repente el monitor dejaba de recibir señal de vídeo, se corrompía la pantalla, Windows cambiaba repentinamente a modo VGA y mostraba el mensaje “el controlador de pantalla no responde”, o el PC se colgaba de tal forma que ni la técnica del volcado de memoria forzoso mediante la tecla Ctrl derecha más la tecla Scroll Lock dos veces, con un teclado PS/2, resultaba eficaz. De vez en cuando, tras algún cuelgue de esos, Windows registraba en el siguiente arranque varios sucesos de Machine Check (uno de esos mensajes genéricos Application Popup, número 26), de contenido indescifrable con información interna del estado del microprocesador y de la arquitectura del sistema.

Entonces se volvió a desmontar y limpiar tanto el disipador de calor como el ventilador del microprocesador y se renovó la pasta térmica. Al montarlos de nuevo y encender el equipo, mejoraron dos aspectos fundamentales: menos ruido y más estabilidad.

De todas formas, la observación de la placa base ha revelado un hecho preocupante. Varios de los condensadores electrolíticos situados en las cercanías del microprocesador, cuya función básica es estabilizar el voltaje de alimentación, están hinchados en su parte superior. Esta consecuencia del envejecimiento, o también del calor, reduce su eficacia y puede favorecer comportamientos erráticos del sistema. El PC tiene algo menos de cinco años, que ya es tiempo en este mundillo.

En fin, hay cosas más importantes en la vida de las que preocuparse que la incertidumbre sobre el funcionamiento y la fiabilidad de una máquina o de cualquiera de sus componentes.

¿Cuánto hace que no miras los disipadores de calor por si han acumulado polvo?

Ramón Sola — Mon, 31 Mar 2008 17:59:18 GMT

Ha transcurrido un mes y medio desde mi último post, ya me vale.

Hace unos días, en el blog de solución de problemas y depuración avanzada de Windows^*, un ingeniero de soporte de Microsoft expuso un curioso problema en casa con uno de sus ordenadores. Estaba un día escaneando unas fotografías y de pronto le salió una pantalla azul. En un primer momento pensó que fue casual: según él, la máquina había funcionado bien hasta entonces. Sin embargo, el problema se repetía nuevamente al volver a escanear fotos, así que decidió investigarlo.

La primera impresión es sospechar de alguno de los componentes involucrados en la tarea que se estaba realizando cuando falló el sistema. En este caso, el controlador del escáner o el del USB —se supone que este escáner se comunica con el PC a través de un puerto USB— serían los candidatos con más papeletas. Sin embargo, el amigo Chad aseguró que estuvo usando el escáner durante mucho tiempo con los mismos controladores software sin observar inconveniente alguno. Esas caídas repentinas del sistema resultaban misteriosas.

Me limitaré a comentar brevemente el análisis del volcado de memoria. Podéis ver los detalles en el post de Chad: Debugging a bluescreen at home. En inglés, claro.

Todo análisis que se precie debe empezar introduciendo la orden !analyze -v en WinDbg. Esto proporciona información básica acerca de las condiciones del error, como el código de STOP, sus cuatro parámetros, el contenido de los registros y la secuencia de llamadas a subrutinas.

El volcado de pila parecía normal hasta cierto punto: una DLL del software del escáner llamó a una rutina de User32.dll que, eventualmente, acabaría en Win32k.sys, la implementación del sistema gráfico de Windows en modo kernel. La rutina ValidateHwnd de Win32k.sys llamó a una supuesta función en la dirección virtual 0x8738e300, donde se intentó acceder a memoria a través de un puntero no válido. Esto es un error grave.

Es extraño que el depurador no fuera capaz de hacer corresponder la dirección 0x8738e300 a ningún módulo ejecutable. Era tierra de nadie. Un pequeño vistazo a los valores de memoria en torno a esa dirección revelaba una zona de datos en pleno pool no paginado. La causa inmediata del fallo fue consecuencia de un intento de ejecución de datos como código. Se da la circunstancia de que el patrón 00 00 hexadecimal corresponde a una instrucción válida en el conjunto de instrucciones x86 de 32 bits: ADD [EAX], AL (sumar el valor del registro AL al byte de la dirección de memoria a la que apunta el registro EAX).

Uno puede pensar en este momento en un puntero sin control, un puntero que apunta a una posición arbitraria de memoria. El desensamblado de las instrucciones previas a la dirección de retorno en Win32k!ValidateHwnd sugiere que la intención era llamar a la función nt!PsGetCurrentThread a través de un puntero global situado en una dirección fija. Ese puntero apuntaba a la dirección correcta.

Entonces, ¿que pudo hacer saltar al microprocesador a una dirección de memoria totalmente equivocada? La apertura de la carcasa del PC descubrió una realidad inquietante. La fotografía del conjunto disipador-ventilador del microprocesador habla por sí sola. Cuando Chad sacó de ahí toda esa suciedad, el ordenador volvió a funcionar con normalidad.

Conclusión: el proceso de escanear fotos debía de poner el procesador a trabajar a pleno rendimiento, con la consiguiente disipación de energía en forma de calor. El sistema de enfriamiento estaría desbordado, con un disipador ineficaz y un ventilador incapaz de llevar a cabo su tarea por muy rápido que girase.

Llegado a este punto, tengo algunas dudas:

Cuando el microprocesador se calienta, el ventilador suele acelerarse. Quizá el ventilador de la máquina de Chad no estaba controlado automáticamente o ya giraba a su velocidad máxima. Y justamente un ventilador a máxima velocidad acostumbra a hacer mucho ruido. (Uno también puede acostumbrarse al ruido, claro.)
Lo habitual es que la circuitería de la placa base desconecte momentáneamente y reinicialice el procesador en caso de sobrecalentamiento. Esto se observaría como un reinicio espontáneo de la máquina.
¿Cómo es posible que el microprocesador, después de haber cargado en su puntero de instrucción (registro EIP) una dirección errónea, continuara funcionando como si nada hubiese ocurrido? En mi opinión, el sistema debería haber fallado de manera más espectacular, sin pantalla azul y mucho menos con un volcado de memoria completo y consistente.

En fin, bien está lo que bien acaba. O como dirían los anglosajones: All's well that ends well.

^* Si alguien tiene idea de una traducción más precisa de Microsoft Advanced Windows Debugging and Troubleshooting, por favor, que la comparta.

Mal contacto entre microprocesador y disipador por culpa de una etiqueta de papel

Ramón Sola — Mon, 03 Sep 2007 04:38:00 GMT

Hace unos días, aprovechando que habíamos abierto la carcasa del ordenador para otro asunto que comentaré más adelante, mi padre y yo revisamos el sistema de ventilación del microprocesador. Cuando adquirimos el PC, hace unos tres años, el microprocesador venía montado en la placa base con el disipador y el ventilador ya instalados en su armazón. Supusimos que el conjunto estaba bien montado.

El ventilador siempre terminaba girando a más de 5.000 revoluciones por minuto según el sensor y, por consiguiente, hacía un ruido espantoso que se superponía a todo aquello que uno estuviese escuchando en el ordenador: música, radio, televisión, etc. Sólo moderaba el giro en días bastante fríos, cosa rara en Málaga. Pensamos que el disipador y el ventilador eran incapaces de evacuar eficientemente el calor sobrante porque el microprocesador (familia Prescott de Intel) tenía "fama de calentarse mucho".

El ordenador se encuentra bastante encajonado en una habitación ya de por sí minúscula, en un rincón junto a la ventana, trabajando durante varias horas al día. Además no le dábamos el mantenimiento adecuado, no lo abríamos para limpiar los restos de polvo y pelusas acumulados durante meses. El resultado: numerosas rendijas y agujeros de ventilación de la carcasa taponados y el disipador relleno (sí, relleno) de suciedad. Claro, no era extraño que el sensor de temperatura del microprocesador se elevara a más de 70 grados centígrados cuando se demandaban tareas pesadas. El ventilador parecía bastante limpio, curiosamente.

¿Qué se hizo?

Se limpiaron cuidadosamente las rendijas y los agujeros de ventilación de la carcasa y otros elementos que pudieran haber acumulado polvo.
Se desmontaron el ventilador y el disipador (recomendación: desenchufar completamente el PC), cosa que requiere cierta destreza, ya que la sujeción de estos componentes es bastante firme y se podría romper alguna pieza del armazón o de la sujeción de la placa base si se montasen o desmontasen inadecuadamente.
Se limpió el disipador con una brocha limpia y soplando. (Aquí supongo que vale también un aspirador pequeño o algún artefacto de limpieza con aire comprimido.)
Se eliminaron los restos de pasta térmica incrustados en las superficies de contacto del disipador y el microprocesador con un destornillador plano, como si fuera una pequeña espátula o lija. ¡¡¡Sorpresa!!! Había una etiqueta de papel pegada al microprocesador, quizá algún tipo de identificación o garantía. Esta podía ser la clave de la mala eficiencia del sistema de refrigeración.
Se aplicó nueva pasta o silicona térmica en una capa muy fina, igual que al untar mantequilla sobre una tostada. Esta sustancia, aplicada correctamente, mejora el contacto entre las superficies irregulares del microprocesador y el disipador.
Se montó de nuevo el conjunto disipador-ventilador y se instaló en la placa base.

Tras todas estas operaciones, el ventilador gira a unas 2.500 RPM en condiciones normales haciendo un ruido suave que se asemeja al ronroneo de un gato. Aparte, la temperatura del microprocesador apenas roza los 60 grados estos días de verano, incluso al efectuar operaciones que requieren un uso intenso de CPU, y el ventilador se acelera como mucho hasta valores cercanos a los 4.000 RPM. Esto mejorará cuando haga menos calor, seguro.

Mientras redactaba esta entrada he encontrado dos páginas bastante interesante sobre el tema:
Foroz Community: Tutorial 1 - Correcta Refrigeracion del PC
Hardcore Modding: Aplicar pasta térmica