当CPU的散热设计功耗(TDP: Thermal Design Power) 值最主要是提供给计算机系统厂商,散热片/风扇厂商,以及机箱厂商等等进行系统时使用的。因为TDP的值表明,对应系列CPU 的最终版本在满负荷(CPU 利用率为100%的理论上)可能会达到的最高散热热量。但是,TDP值并不等同于CPU的实际功耗,更没有算术关系。
CPU的实际功耗没有捷径获得,只能实际测试。实际功耗对最终用户才有意义。
下图是英特尔公司中国应用设计中心(ADC) 设计的测试PC 功耗的简单工具
对于一个系列的CPU,英特尔一般给出一个整体的TDP值,不会为每个系列的不同型号的CPU提供不同的TDP值,所以大家可以看到一大批不同型号的CPU都通用一个TDP值。例如,英特尔已经发布的酷睿2 双核 6xxx 系列,4xxx 系列和奔腾双核 2xxx 系列,甚至这些系列后续的新型号,提供的散热设计功耗(TDP)值都为65W,CPU的主频跨度从1.6GHz 到3.0GHz,甚至将来更高主频的产品。难道这些CPU的理论最高散热功耗都为65W(瓦)?不是的。只有将来最高性能的型号在满负荷的时候可能会达到这个值。
为什么要这么做呢?为了方便系统的设计以及厂商对部件物料的管理。因为散热片/风扇/机箱厂商以及计算机系统厂商只要设计或采用一套可以帮助CPU散热达到65W的方案,就可以在系统中采用符合TDP 65W的所有CPU。否则,TDP值分的过细,厂商在管理部件上就太纷杂了,要为每一个型号的CPU配备贴切的散热片/风扇/机箱,为20种型号的CPU准备20种物料?好像没有人愿意这么做。
最终用户关注的是CPU的实际功耗,但是实际功耗和实际的应用联系在一起,而且和CPU采用的节能技术密切相关,所以无法得到统一的结果,即使有也是典型应用的实际测试值。另外,CPU不能单独工作,必须和系统在一起的,所以我个人的意见还是要看系统的整体功耗,它才对最终用户才有实际意义。例如,一个极端的例子,如果花很多精力在降低计算机内部各个部件的能耗,可是忘了选择一个高转换效率的机箱电源,如果这个电源输入功率为300W(瓦),但是交流到直流的转换效率只有50%,那么有一半的功耗在转换过程中就浪费掉了。150瓦呀,不是个小数字!
从TDP是得不出CPU的实际功耗的,用计算机内部各个部件的TDP值相加得出整个系统的功耗,逻辑上似乎没有任何问题,事实上这项“创举”已经变成业界的笑谈。
CPU的实际功耗应该等于=实际输入CPU的电流(A)× CPU的实际电压(V),它是供电电压和电流的乘积。最好的办法是用精密的功率工具去测试。
下图是上面说明的PC功耗测试工具的连接示意图
另外,笼统地计算一个CPU在一个昼夜24小时反复运行一组程序,然后计算累计功耗,是非常误导的测试,因为一个高能效的CPU,可以在相同的时间完成更多的工作。
所以,CPU的实际功耗测试应该是用一组统计出来的程序组合,模拟人们使用计算机的习惯让计算机运行,如办公场景,典型的测试软件为SysMark,家用环境为PCMark,建议用最新的版本。
这样,性能好节能效果好的CPU,就可以在更短的时间内完成任务,依次进入等待,空闲,休眠,深度休眠等节能状态。例如,同样一段高清影片的压缩,高性能的CPU可以在5分钟完成,差的CPU需要10分钟完成。提前完成工作的CPU可以做别的工作,或者在剩下的5分钟处于低负荷的运行状态——CPU利用率低,系统功耗就小,甚至进入休眠。对于需要10分钟完成的CPU,后5分钟还是需要让CPU处于高负荷的运行状态,整个系统都需要处于相对高负荷的状态,由此可见能耗是无法和高性能的CPU相比的。
采用最新工艺,最新架构和最新的节能技术的CPU,都是厂商追求的目标,因为只有这些新技术可以确保高性能低能耗技术的实现。例如,从65纳米转向45纳米,每个晶体管可以减低5倍以上的漏电流,每个晶体管性能提高20%以上,驱动电量下降30%以上。如果晶体管的数量上数亿个,能节省的功耗就非常可观了。
采用这些新技术,就是要让更多的功耗用于CPU实际的运算中。这就好比日光灯和白炽灯,前者电-光转换效率高达80% 以上,不到20%转换为热,白炽灯电-光转换效率为50%,有一半转化为热量了,热量不是我们要的,白白浪费了。所以同样是60瓦的日光灯,要比60瓦的白炽灯亮多了,手摸上去也是温温的,而日炽灯会烫手的。这就是现在节能灯都是日光灯的原因吧。
用户对CPU性能的提升是没有止境的,英特尔公司面临的挑战还是:在不断提高性能的同时,控制能耗不变甚至降低能耗,如何解决芯片单位面积热密度不断提高的业界难题等等。



看好INTEL
了解的人太少了
TDP与实际功耗其实是有正比关系的。正如赵工所述,一个产品系列的TDP,代表着其最高型号在满负载时的最高散热热量。很直观的,TDP 65W 的 C2D E6700,一定会比 TDP 130W 的 C2D X6800 在工作状态下节能,即便他们并非工作在100%满负载下。其主要原因是,从经验统计来看,TDP较高的处理器,往往是高频率产品,而其默认工作电压也比同系列一般型号产品要高。这种对比最显著的就是用普通系列的顶级型号如E6700,与同系列至尊版型号如X6800来对比。CPU的TDP与其工作频率和默认工作电压有正比关系,而在实际使用测试中,工作电压又与发热量及实际功耗成正比(我曾经研究过“低压超频”这个课题并发表在相关杂志上,显示出INTEL或AMD的各代CPU产品,在保持默认工作电压的前提下降低工作电压,结果满负载下的CPU测试温度可下降8~10度,文章可参阅《家用电脑与游戏》2007年7月号)。因此,玩家在选择CPU产品时,TDP与其实际功耗是有正比关系的,TDP较高的CPU,在实际工作中不论是否满载,都会比TDP较低的CPU更耗电、发热量也更大(这属于电能的无用功,纯属浪费了)。因此从节能环保、改善使用舒适性(降低散热系统的噪音和排热量)等角度而言,选择TDP较低的CPU是绝对的选择。
游骑的观点从单种单个CPU上看是没有问题。但是,把一批不同主频和规格的CPU都放在一个最高频率的CPU的TDP下,如TDP 65W, 就没有正比关系。
实际功耗和主频、电压成正比,但是TDP不能简单的说成和实际功耗成正比。因为,TDP是一个阶段值,一批不同型号CPU设计散热的指标。
目前,英特尔的所有 E6xxx 系列的酷睿2 双核处理器,E4xxx系列的酷睿2 双核处理器,以及 奔腾双核处理器 E21xx系列,TDP都标识为65W,这些CPU的实际功耗,不可能和65W有个正比关系。
我认为TDP的意义对用户来说,起到一个大的指导性作用,可以对不同厂商不同系列不同步进的产品的功耗进行一个直观的定性的对比,也体现一代产品在节能降耗方面所做的努力。TDP不应作为具体型号或具体类别功耗的定量依据。也即是TDP的制定是宏观描述一个系列功耗的标志,从这样大的角度说,还是应当选择TDP较低的产品。
额定的TDP和单个的CPU功耗虽然没有直接联系,但从普通的用户角度看,衡量两个不同公司的处理器谁更省电的时候,可以了解到的CPU规格中,也仅有TDP 这唯一一个项目是反映处理器消耗功率方面的信息。
应用设计中心(ADC) 设计的测试PC 功耗的简单工具很有趣,的确可以如实反映系统的功耗水平。
如果可以把两组参照系统同时完成一个运算项目,譬如转换1小时的视频,此时两个系统都会基本维持100%的满载持续运行,那么就可以知道它们之间完成同一任务需要的时间,于是就得到完成同一任务的消耗的能源了。
不过不同的处理器对不同的任务有不同的效率表现,于是可以加大测试的样本范围来进行对比。
TDP的值确实是太工程化的一个度量值,划分过细对最终用户有指导性作用,但是对系统厂商来说就不是件好事。
TDP本来就是热量设计功耗,对应的是几组不同型号的CPU,跨度较大,至少Intel的TDP设置因为跨度太大,所以对最终用户的指导作用下降了。所以用户不能以此来判定CPU的实际功耗。
呵呵!深圳ADC刚出这东西的时候用过,感觉不错,对比了不同的厂家的产品,给客户和朋友们看使他们对TDP不再像过去那样了,同样的TDP值并不意味着他们实际的功耗!
应用设计中心(ADC) 设计的测试PC 功耗的简单工具
这个好像没有成品销售,哪位朋友知道哪里有么?或者还是干脆没上市呢?
这测试工具不是产品,所以只做出了几十套供系统厂商测试用。
请教一个问题,Intel为什么要提高集成度呢,从90纳米到65纳米,又到45纳米,以及未来的32纳米,难道说集成度越高,就越节能吗?还是说更加降低成本?谢谢
简单的说,每次硅芯片制造工艺的提高,可以在同样的面积上集成一倍的晶体管,也就是说,理论上,使用更少的能量,可以实现的更多功能。
另外,每个晶体管自身的面积缩小了一倍,每个晶体管开关速度更快,需要的能量需求也小,例如,从90纳米到65纳米,晶体管性能可以提高20%,功耗节省30%。
当然,这只是从工艺进步的角度看,如果不能很好地控制每个晶体管的漏电流,其他都是白费的。
我想知道的是
实际功耗和CPU的个体的体质之间到底有没有关系
比如对于某些个体的CPU而言
例 SU9300与SU9400
当二者都在全速运转的时候
某些个体素质好的SU9400
功耗是否会出现小于SU9300的情况?
没有完全相同的CPU,所以你的提法是成立的。对于同型号的CPU,由于批次的不同,他们的实际功耗,包括峰值功耗都会有差异,只是差异不会非常大。这是也是每个类型的CPU有一致的TDP数值的原因——在相同的TDP规范下,其他厂商可以设计通用的机箱,散热片,分散,以及机箱内部的风流设计等等。
赵军,你好,很久以前就看到这篇文章,现在想起来一个问题。为何Intel不给出CPU的满载功耗呢?在市场上销售的各种家电都会标明功耗;而在DIY配件上几乎没有厂家这么做。CPU厂商都是只给TDP,不给出CPU最大功耗,显卡厂商只有NVIDIA给出功耗。这给DIY用户带来很多的麻烦,无法挑选合适的电源。对于DIY用户来说,不需要Intel宣传的典型网吧应用的平均功耗小于19W,我需要知道CPU满载时功耗是多少,这样才能挑选合适的电源。
也许有一天,法律强制规定CPU像家电一样必须标明最大功耗。
同意楼上sink的观点。
我查CPU功率的目的只有一人 :选择合适的电源。
我想知道CPU在100%负荷时的峰值电流、功率有多少。
很遗憾,我查不到。
CPU在100% 负荷时,需要查CPU的EMTS 文档,其中有总的电流和电压值,功率用电流和电压相乘就可以了。如果不要那么精确,参考CPU的TDP就可以了。
具体型号的CPU它们的实际满功耗是不一样的,TDP功耗值可以作为所有同值CPU 理论最大功耗的参考值。
为了方便,用户可以参考TDP做为理论最大功耗。
CPU内部损失产生的热攻率怎样计算?我主要是想用于flotherm or icepak模拟整个系统是否是在客户要求的温度范围内工作,请各位大虾指点.
kingyu1982@sina.com