功耗 TDP深入解析處理器的實際功耗

2021-04-13 09:52:49 字數 4888 閱讀 5310

隨著處理器

的功耗不斷的降低,目前越來越多的人開始關注tdp和功耗的話題,甚至作為衡量

處理器好壞的標準。其實我們一直強調,無論是

cpu還是gpu,在獲取高效能的同時,都不應該以高功耗作為代價 ,那並不是技術進步的表現。而在這一點上,

intel

與amd

正在不斷改變,以帶來高效能的同時,功耗也在逐步的降低。

今天我們的話題主要圍繞

cpu的「功耗」和「tdp」這兩個經常被大家提起的名詞展開討論,而功耗是

cpu最為重要的引數之一。其主要包括tdp和

處理器功耗。

amd在包裝上都顯示功耗,而

intel

並不這樣做

tdp是反應一顆

處理器熱量釋放的指標。tdp的英文全稱是「thermal design power」,中文直譯是「熱量設計功耗」。tdp功耗是

處理器的基本物理指標。它的含義是當

處理器達到負荷最大的時候,釋放出的熱量,單位是瓦特(w)。單顆

處理器的tdp值是固定的,而

散熱器必須保證在

處理器tdp最大的時候,

處理器的溫度仍然在設計範圍之內。

此前tdp這個功耗資料是提供給

散熱器廠商,因為在它反應的是

cpu在負載情況下的最高熱量,對於

散熱器廠商來說,按照這個設計功耗,製作可以驅散這個最高熱量的

散熱器,而近年來,隨著大家對於整機的功耗越來越重視,因此,這個

cpu的tdp值也給終端使用者提供。目前我們在

cpu的外包裝上就可以看到,其中

amd處理器

的外包裝在很明顯的位置上標註了這款產品的tdp值。

cpu的功耗:是

處理器最基本的電氣效能指標。根據電路的基本原理,功率(p)=電流(a)×電壓(v)。所以,

處理器的功耗(功率)等於流經

處理器核心的電流值與該

處理器上的核心電壓值的乘積。

cpu的峰值功耗:處理器

的核心電壓與核心電流時刻都處於變化之中,這樣

處理器的功耗也在變化之中。在散熱措施正常的情況下(即

處理器的溫度始終處於設計範圍之內),

處理器負荷最高的時刻,其核心電壓與核心電流都達到最高值,此時電壓與電流的乘積便是

處理器的峰值功耗。

因此,從上面我們對「功耗」和「tdp」的解釋,大家可以看到,tdp並不等於功耗,它是當

處理器達到負荷最大的時候,釋放出的熱量。而實際功耗對終端使用者才有意義。以下是來自

部落格@英特爾中國

關於「功耗」和「tdp」的解釋。 當

cpu的散熱設計功耗(tdp: thermal design power) 值最主要是提供給計算機系統廠商,散熱片/風扇廠商,以及

機箱廠商等等進行系統時使用的。因為tdp的值表明,對應系列

cpu的最終版本在滿負荷(

cpu利用率為100%的理論上)可能會達到的最高散熱熱量。但是,tdp值並不等同於

cpu的實際功耗,更沒有算術關係。

cpu的實際功耗沒有捷徑獲得,只能實際測試。實際功耗對終端使用者才有意義。

英特爾公司中國應用設計中心(adc) 設計的測試pc功耗的簡單工具

對於乙個系列的

cpu,

英特爾一般給出乙個整體的tdp值,不會為每個系列的不同型號的

cpu提供不同的tdp值,所以大家可以看到一大批不同型號的

cpu都通用乙個tdp值。例如,

英特爾已經發布的

酷睿2雙核

6*** 系列,4*** 系列和奔騰

雙核2*** 系列,甚至這些系列後續的新型號,提供的散熱設計功耗(tdp)值都為65w,

cpu的主頻跨度從1.6ghz 到3.0ghz,甚至將來更高主頻的產品。難道這些

cpu的理論最高散熱功耗都為65w(瓦)?不是的。只有將來最高效能的型號在滿負荷的時候可能會達到這個值。

為什麼要這麼做呢?為了方便系統的設計以及廠商對部件物料的管理。因為散熱片/風扇/

機箱廠商以及計算機系統廠商只要設計或採用一套可以幫助cpu

散熱達到65w的方案,就可以在系統中採用符合tdp 65w的所有

cpu。否則,tdp值分的過細,廠商在管理部件上就太紛雜了,要為每乙個型號的

cpu配備貼切的散熱片/風扇/

機箱,為20種型號的

cpu準備20種物料?好像沒有人願意這麼做。

終端使用者關注的是

cpu的實際功耗,但是實際功耗和實際的應用聯絡在一起,而且和

cpu採用的節能技術密切相關,所以無法得到統一的結果,即使有也是典型應用的實際測試值。另外,

cpu不能單獨工作,必須和系統在一起的,所以我個人的意見還是要看系統的整體功耗,它才對終端使用者才有實際意義。例如,乙個極端的例子,如果花很多精力在降低計算機內部各個部件的能耗,可是忘了選擇乙個高轉換效率的

機箱電源

,如果這個

電源輸入功率為300w(瓦),但是交流到直流的轉換效率只有50%,那麼有一半的功耗在轉換過程中就浪費掉了。150瓦呀,不是個小數字!

從tdp是得不出

cpu的實際功耗的,用計算機內部各個部件的tdp值相加得出整個系統的功耗,邏輯上似乎沒有任何問題,事實上這項「創舉」已經變成業界的笑談。

cpu的實際功耗應該等於=實際輸入

cpu的電流(a)×

cpu的實際電壓(v),它是供電電壓和電流的乘積。最好的辦法是用精密的功率工具去測試。

下圖是上面說明的pc功耗測試工具的連線示意圖:

另外,籠統地計算乙個

cpu在乙個晝夜24小時反覆執行一組程式,然後計算累計功耗,是非常誤導的測試,因為乙個高能效的

cpu,可以在相同的時間完成更多的工作。

所以,cpu的實際功耗測試應該是用一組統計出來的程式組合,模擬人們使用計算機的習慣讓計算機執行,如辦公場景,典型的測試軟體為sy**ark,家用環境為pcmark,建議用最新的版本。

這樣,效能好節能效果好的

cpu,就可以在更短的時間內完成任務,依次進入等待,空閒,休眠,深度休眠等節能狀態。例如,同樣一段高畫質影片的壓縮,高效能的

cpu可以在5分鐘完成,差的

cpu需要10分鐘完成。提前完成工作的

cpu可以做別的工作,或者在剩下的5分鐘處於低負荷的執行狀態——

cpu利用率低,系統功耗就小,甚至進入休眠。對於需要10分鐘完成的

cpu,後5分鐘還是需要讓

cpu處於高負荷的執行狀態,整個系統都需要處於相對高負荷的狀態,由此可見能耗是無法和高效能的

cpu相比的。

採用最新工藝,最新架構和最新的節能技術的

cpu,都是廠商追求的目標,因為只有這些新技術可以確保高效能低能耗技術的實現。例如,從65奈米轉向45奈米,每個電晶體可以減低5倍以上的漏電流,每個電晶體效能提高20%以上,驅動電量下降30%以上。如果電晶體的數量上數億個,能節省的功耗就非常可觀了。

採用這些新技術,就是要讓更多的功耗用於

cpu實際的運算中。這就好比日光燈和白熾燈,前者電-光轉換效率高達80% 以上,不到20%轉換為熱,白熾燈電-光轉換效率為50%,有一半轉化為熱量了,熱量不是我們要的,白白浪費了。所以同樣是60瓦的日光燈,要比60瓦的白熾燈亮多了,手摸上去也是溫溫的,而日熾燈會燙手的。這就是現在節能燈都是日光燈的原因吧。

使用者對cpu效能的提公升是沒有止境的,

英特爾公司面臨的挑戰還是:在不斷提高效能的同時,控制能耗不變甚至降低能耗,如何解決晶元單位面積熱密度不斷提到的業界難題等等。

處理器的功耗,tdp要小於

處理器的功耗。雖然都是

處理器的基本物理指標,但

處理器功耗與tdp對應的硬體完全不同。而正如

英特爾部落格中所說:

cpu不能單獨工作,必須和系統在一起的,所以還是要看系統執行的整體功耗,這才對終端使用者才有實際意義。 在

處理器的效能和能耗方面,

intel

和amd

也正在路上,讓我們一起期待有更多更好的產品出現。

處理器的排程

一 處理器排程的層次 一 不同級別的排程 1 高階排程 它用於確定把後備佇列上的哪些作業調入記憶體,並為之建立程序,分配其所需的資源,然後將它掛在就緒佇列上。2 中級排程 引入中級排程的主要目的是為了提高記憶體的利用率和系統的吞吐量。記憶體中不能有太多的程序,把程序從記憶體移到外存,當記憶體有足夠空...

arm處理器模式和arm處理器狀態的區別

arm處理器狀態 arm微處理器的工作狀態一般有兩種,並可在兩種狀態之間切換 第一種為arm狀態,此時處理器執行32位的字對齊的arm指令 第二種為thumb狀態,此時處理器執行16位的 半字對齊的thumb指令。在程式的執行過程中,微處理器可以隨時在兩種工作狀態之間切換,並且,處理器工作狀態的轉變...

處理器位數的概念

今天看借的書時候發現乙個模糊的概念,處理器的處理位數即字長,也就是我們平時說的多少位多少位。平時沒少和電子裝置打交道,不過對於真正意義上的位沒有精確的概念,今天翻了翻大三時候的微機書,位,指的是這個意思.字長 字長是指計算機內部參與運算的數的位數。它決定著計算機內部暫存器 alu和資料匯流排的位數,...