De sérieux problèmes de performance avec Expose dans Catalina

Il est très probable que vous ayez une erreur matérielle telle que des ventilateurs qui ne fonctionnent pas, une pâte thermique mal appliquée, des évents bloqués ou autre.

Une moyenne de charge de 3-4 lorsque la machine est au repos n'est certainement pas normale. Votre machine est une machine à double cœur - l'HyperThreading ne permet pas vraiment de compter cela comme 4 cœurs (c'est loin d'être aussi bon que des cœurs séparés). Une moyenne de charge de 3-4 signifie que l'ordinateur est très chargé.

La moyenne de charge élevée pourrait provenir de l'étranglement thermique (soit par le biais de kernel_task forçant le CPU à se mettre en veille, soit simplement par l'étranglement de la fréquence). Elle peut également provenir d'autres sources, comme un disque défectueux, bien que vous ayez probablement d'autres problèmes.

Je vous recommande de démarrer en mode de récupération Internet pour vérifier si vous avez toujours une moyenne de charge élevée et des performances lentes. Si c'est le cas, il ne s'agit pas d'un problème logiciel.

Mesures prises

Ma solution était la suivante :

1. Nettoyage des ventilateurs et des voies d'aération
2. Remplacement de la pâte thermique
3. Ajout de la surveillance de la température et de la vitesse du ventilateur
4. Augmenter la vitesse globale des ventilateurs en utilisant des règles personnalisées par rapport aux valeurs par défaut du système.

Nettoyage du matériel

J'ai démonté mon MacBookPro et j'ai constaté qu'il y avait un peu de poussière accumulée dans le ventilateur lui-même et qu'environ 10% des ailettes du dissipateur thermique étaient bloquées par de la poussière fine. Il y avait également quelques grains de poussière et des taches aléatoires sur la carte et dans des poches du châssis. Cela ne semblait pas être beaucoup de poussière, mais je l'ai quand même nettoyée à l'air comprimé.

De même, j'étais ravi d'avoir encore un nouveau tube de pâte thermique dans ma boîte à outils informatique. Après avoir dévissé le cinch de la plaque du dissipateur thermique du noyau du CPU, j'ai vu que l'ancienne pâte était pratiquement sèche et très anémique. J'ai utilisé un chiffon sec pour nettoyer les deux surfaces, j'ai appliqué de la pâte fraîche et j'ai refermé la plaque. Cependant, j'ai peut-être utilisé trop de pâte car il y avait un peu de surplus sur les côtés. J'ai serré au maximum sans trop serrer et sans risquer d'arracher les têtes, de cisailler les vis ou d'arracher le filetage. Le but était de s'assurer qu'il n'y avait aucune possibilité de bulles d'air piégées dans la pâte qui pourraient chauffer et réduire la surface de contact de la pâte avec les deux surfaces.

Logiciel

Avant de m'attaquer au refroidissement, j'ai ajouté et configuré trois utilitaires :

Lectures et commandes des ventilateurs et de la température : Menus iStat / Contrôle du ventilateur des Macs

Ces deux utilitaires ont la capacité de mesurer la vitesse du ventilateur et la température du CPU, les deux ont une version d'essai, mais iStat Menus lit environ deux douzaines d'autres capteurs de température à travers le système alors que MFC ne lit que la température du noyau du CPU. Bien que j'ai d'abord utilisé MFS, j'ai ensuite trouvé que iSM était le meilleur choix global car il a une utilité bien au-delà de la gestion de la température et du ventilateur, j'ai donc payé les 10 $ pour l'utiliser comme un affichage des métriques globales.

MFC a un contrôle limité du ventilateur en mode d'essai, tandis que iStat Menus est entièrement fonctionnel et vous permet de créer des règles de vitesse de ventilateur personnalisées. Vous pouvez donc l'essayer avant de l'acheter pour voir s'il est fait pour vous. En outre, pour être juste, iSM et MFC ne sont pas vraiment comparables en termes de portée, car iSM vous permet de créer des graphiques personnalisables étendus pour presque toutes les mesures du système imaginables.

De plus, l'iSM semble mesurer des statistiques qui sont déjà communiquées, tout comme l'a fait l'Union européenne. /proc est dans Linux. Lors des tests, j'ai constaté que les performances variaient peu avec et sans iSM (en utilisant Activity Monitor, que je ne recommande pas de faire tourner indéfiniment car il utilise beaucoup de ressources). Même l'empreinte mémoire des éléments de l'interface utilisateur d'iSM n'est que de 35 Mo, soit moins d'un quart de celle d'Activity Monitor, qui peut également faire monter en flèche la charge du processeur, ce qui le rend inapproprié en tant que moniteur à plein temps comme l'est iSM.

Bien que j'aie toujours installé MFS, je ne l'utilise pas vraiment au profit d'iSM. Je le garde au cas où j'aurais besoin d'un contrôleur de ventilateur/speedomètre potentiellement plus léger que iSM, mais je n'en ai pas encore eu besoin.

Mesure de l'horloge du CPU : Gadget de puissance Intel

En plus d'iSM, Intel Power Gadget permet de visualiser la vitesse variable du processeur, qui fluctue en permanence en fonction de la demande du système. Je ne suis pas certain que cet outil enregistre l'écrêtage comme le résultat d'une surchauffe, mais je ne vois pas pourquoi il ne le ferait pas. Comme iSM, il offre également des fonctions graphiques étendues. De plus, il fournit une nouvelle mesure de la vitesse du processeur en tant que point de données qu'iSM place maintenant dans les mesures du processeur et il est listé juste à côté de la température du cœur du processeur pour un suivi facile ! L'outil n'a même pas besoin d'être en cours d'exécution pour lire cette donnée - elle est ajoutée au reste des mesures du système qu'iStat peut lire ! C'était une grande découverte et cela a ajouté une métrique cruciale qui me manquait auparavant.

Résultats

Afin d'établir une référence de vitesse, j'ai utilisé Geekbench 5 pour obtenir une base de référence avant et après le nettoyage et le réglage du refroidissement. Je l'ai également fait tourner en mode sans échec ainsi qu'en mode normal (avec le moins d'exécution possible, bien qu'il ne s'agisse pas d'un test pur puisque des choses comme photoanalysisd tournaient souvent en arrière-plan). Cependant, ce que j'ai trouvé était très surprenant : alors que les performances étaient radicalement améliorées lorsque la chaleur était maîtrisée, les mesures après le nettoyage ont montré que le CPU atteignait des températures plus élevées lors des pics. J'ai une hypothèse pour expliquer cela.

Amélioration des performances

Avant que je ne nettoie le système de refroidissement et que je n'ajoute de la pâte fraîche, les tests au banc montraient des taux de CPU simples/multiples autour de 700/1775 au démarrage, avant et après le nettoyage. Le fait de faire tourner les ventilateurs au maximum en permanence par rapport au nettoyage du système de refroidissement n'a pas changé les performances de façon mesurable. De plus, cette mesure est en fait juste au-dessus de la moyenne indiquée par Geekbench pour ma machine. (Les tests en mode sans échec étaient en fait environ 5-10% plus lents).

Alors que j'attendais que ma machine s'affaiblisse à cause de la chaleur ou de l'utilisation excessive de swap et du broyage des pages, le fait que j'avais imposé des règles de vitesse de ventilation plus agressives avec iSM a semblé limiter les pics de chaleur. De plus, après le nettoyage, même si je remets les règles de vitesse des ventilateurs aux valeurs par défaut du système, je n'ai pas pu recréer les problèmes de blocage, même si la température du processeur indiquait 10 °C pour une charge élevée soutenue. Il semblerait que le CPU puisse chauffer plus que ce que l'on pensait auparavant pour que le CPU se bloque car j'ai pu voir que la vitesse de mon CPU était en mode "turbo" à 3,4 GHz lors d'un test de CPU en Go. Même sous une contrainte extrême avec des réglages de ventilateur qui laissaient le CPU atteindre des températures supérieures à 100°C pendant plus de 30 secondes, les améliorations des performances globales étaient profondes et la machine juste dans la convivialité anecdotique. Les vilains problèmes avec Expose/Mission Control ne se sont pas reproduits.

Pics de température élevés apparents

Certes, il y a une anomalie qui, au départ, n'avait aucun sens. Avant de le nettoyer et de faire tourner le ventilateur à la vitesse maximale, la température du CPU avait un plancher élevé même au repos entre 65° et 75°C mais la température maximale mesurée ne semblait jamais dépasser 90°C. Après le nettoyage, le comportement des mesures était très différent. Alors que la température plancher au repos était plus basse avec les paramètres par défaut du ventilateur en mode veille (parfois aussi bas que 40°C), j'ai remarqué que la température centrale du CPU fluctuait énormément avec la charge (et la vitesse du CPU) alors qu'avant les mesures montraient un changement beaucoup plus graduel même si le sondage et le rafraîchissement des mesures étaient les mêmes. De plus, en dehors d'un chauffage et d'un refroidissement plus rapides des capteurs, les lectures maximales dépassaient occasionnellement les 100° alors qu'elles n'étaient jamais signalées comme étant aussi chaudes auparavant. Avec les règles du ventilateur réglées sur des paramètres plus agressifs qui répondent à des températures plus élevées avec des vitesses plus rapides, la température au sol du CPU était environ 15°-20°C plus basse avec une charge entre 3-4, souvent dans les 40° quand la charge était autour de 1. (Plus sur la charge du système et la volatilité de la température dans un moment.)

Conclusions

1. Il est clair qu'un mauvais refroidissement était le facteur principal des mauvaises performances de ma machine, bien que dire cela soit une simplification excessive des résultats que j'ai vus. D'une part, je crois que les mesures que j'ai prises avant le nettoyage et le collage n'étaient pas exactes ni précises à cause de l'accumulation de poussière. Il est possible que les pics de température sauvages qui sont proportionnels aux changements de vitesse du CPU qui varient avec la charge de travail de la machine, les améliorations de performance ne correspondent pas à cette possibilité. Les capteurs de température étant ce que la machine utilise pour réguler le CPU, il est possible que la disparité soit à l'origine de certains problèmes. Une fois que les capteurs ont pu établir des rapports précis et exacts, les performances globales ont été plus proches de la conception prévue.
2. En plus du nettoyage physique, le fonctionnement avec des vitesses de ventilation plus rapides a fait des merveilles pour améliorer le refroidissement, comme on pouvait s'y attendre avant le nettoyage, mais avec un canal de refroidissement nettoyé, les effets étaient encore plus évidents. Bien qu'il semble que le fait de tourner à pleine vitesse presque constamment avant le nettoyage permette d'éviter les problèmes liés à la chaleur, après le nettoyage, j'ai pu assouplir les règles de manière substantielle et la maîtrise de la chaleur a été accomplie beaucoup plus facilement en sachant que les températures réelles et mesurées n'étaient pas disparates.
3. Par conséquent, mon hypothèse pour la volatilité de la température est que les lectures des capteurs de température du CPU sont en dehors du code du CPU et ont été brouillées par l'accumulation de poussière. Après avoir été nettoyés, ils ont pu être plus précis et exacts. Il se peut que les pics de température plus élevés n'aient tout simplement pas été maintenus assez longtemps pour être lus à l'avance puisque la poussière isolait les sondes. Ne sachant pas où se trouvent physiquement les sondes du capteur qui mesurent la température du CPU, je ne peux pas dire si cela tient la route ou non.
4. Enfin, après avoir nettoyé et réglé les règles de ventilation, la charge du système, bien qu'elle atteigne encore souvent 30 ou 40, n'est pas si terrible qu'elle paralyse la machine. Les pics de charge élevés sont une réalité de la vie sur les vieux Macs, mais je sais maintenant qu'ils ne doivent pas être paralysants. Avant que je ne nettoie et refroidisse, il semblait que les problèmes d'animation d'Expose/Mission control se manifestaient lorsque la charge était supérieure à 100. Aujourd'hui, la charge peut atteindre 40 si je la pousse un peu et qu'elle pagine comme un fou, mais même lorsque la machine est à 3,4 GHz et que les ventilateurs sont au maximum sous de grosses charges de CPU et d'E/S et qu'elle pagine à un taux de 8 Mo/seconde, les impacts sur les performances laissent ma machine toujours utilisable mais un peu lente sur l'interface utilisateur.

TL;DR: Il a fallu dépoussiérer le système de refroidissement et augmenter la vitesse des ventilateurs en fonction de seuils de température spécifiques pour que ma machine retrouve sa santé. De plus, le CPU i7 a une fréquence d'horloge variable qui est une fonction d'économie d'énergie, et pas seulement un accélérateur pour les pics de chaleur - du moins pas dans des conditions de fonctionnement normales. L'ajout de quelques bonnes mesures qui ne taxent pas le système est crucial pour voir autre chose qu'une amélioration notable anecdotique et iState Menus semble être un excellent choix si vous êtes avide de données. Il existe des outils open source et en ligne de commande plus légers pour les puristes.

J'espère que cette longue analyse vous a été utile. J'ai trouvé que cela valait la peine d'entrer dans tous les détails, même s'il y a quelques redondances.