Как оценките на TDP на процесора могат да бъдат подвеждащи

Ако някога сте били на пазара за процесор, има голяма вероятност да сте попаднали на малък рейтинг, известен като TDP. Това е рейтинг, който често се хвърля в аргументи или препоръки и всъщност е доста широко разбран. TDP означава „Thermal Design Power“ и това е спецификация, която в днешно време може да се намери на почти всеки процесор. Той се измерва във „Ватове“ и има за цел да информира потребителя за максималното количество топлина, която процесорът се очаква да изведе при реалистичен, но тежък сценарий на натоварване. Двата основни производителя на процесори, AMD и Intel, използват този брой широко в своите маркетингови материали.

AMD Ryzen 5 3600XT има TDP рейтинг от 95W

Разбиране на TDP

И така, защо точно този рейтинг на TDP е толкова труден за разбиране? Е, голяма част от него е свързана с факта, че TDP не е строго регулиран рейтинг. Тази оценка се използва от Intel и AMD, за да се отнесе към количеството топлина, което охлаждащото решение на процесора трябва да се разсейва от процесора, за да го поддържа под TJmax. Това създава много сива зона в дефиницията на TDP, поради вариациите, въведени чрез алгоритмите за усилване на процесора и разнообразието от охлаждащи решения.

TDP е объркващ и поради факта, че се рекламира в Watts. След като видим тази оценка във ватове, лесно можем да предположим, че това се отнася до количеството мощност, което процесорът трябва да използва, което е подвеждаща концепция. TDP всъщност се позовава на „Изходна топлинна мощност“, а не на „Извличане на електрическа мощност“, което създава ново погрешно схващане сред обикновения купувач.

Топлина срещу мощност

Противно на общоприетото схващане, TDP рейтингът всъщност не се отнася до максималното количество енергия, което процесорът може да получи при натоварване. Това дори не е мярка за електрическа мощност. TDP е число, което е „избрано“ от AMD и Intel, а не изчислено, а крайната му цел е комбинация от полезна информация и маркетинг.

TDP е число, което е избрано, за да позволи на производителите на охладители да разработят охлаждащо решение, което може да поддържа процеса в рамките на нормалните работни температури при всички нормални сценарии на употреба. Следователно той е насочен повече към охлаждането на процесора, а не към мощността, която процесорът може да използва при определени условия.

Налице е обаче връзка между номиналната топлинна мощност, която може да се види тук, и действителната мощност, която процесорът може да използва. Въпреки че самият номер на TDP може да не е директен индикатор за потребление на енергия, той може косвено да бъде полезен при сравняване на потреблението на енергия на два процесора, използващи един и същ производствен процес и базиран на една и съща архитектура. Тъй като процесорът с по-висок TDP рейтинг би произвеждал повече топлина при натоварване, има вероятност да черпи повече енергия и от захранването. По този начин можем да кажем, че номерата са свързани, но твърдението, че процесор с TDP рейтинг от 95 вата ще консумира 95 вата мощност при натоварване, е просто неточно.

Ват е ват

Въпреки очевидните разлики между изходната топлинна мощност и потреблението на електрическа енергия, ватът все още е ват. Уикипедия определя вата като „производна единица от един джаул в секунда и се използва за количествено определяне на скоростта на пренос на енергия“. Тази дефиниция е особено полезна за обяснение на използването на единицата „ват“ в TDP рейтинги.

Мощността, извлечена от компонента, се измерва във ватове, докато топлинната мощност на процесора също се измерва във ватове. Важно е да запомните, че това не са различни единици, които споделят едно и също име. Използването на ват означава, че една и съща енергия се преобразува от термична в електрическа форма. Това означава, че енергията, която се изтегля от процесора (електрическата мощност), винаги ще бъде малко по-висока от енергията, която се отделя от процесора под формата на топлина (топлинна мощност). Разликата в енергията между тези две величини се използва от процесора, за да изпълнява своята функция.

Как Intel изчислява TDP

Заблудите по отношение на TDP рейтингите станаха още по-широко разпространени поради факта, че и двамата големи производители на процесори използват различни начини за избор на своя TDP. Това означава, че броят им, макар и измерен във ватове, не е сравним помежду си. Важното разграничение е, че Intel използва базовия часовник на своите процесори, за да избере своя TDP. Това означава, че рейтингът „максимална топлинна мощност“ на техните процесори е валиден само когато процесорът работи в основния часовник.

Това създава множество предизвикателства в съвременните сценарии. Модерните процесори от Intel рядко работят на основния часовник. Благодарение на обширни механизми за усилване, интегрирани в съвременните чипове, и дори повече, овърклок пространство за главата, отключено от функциите на дънната платка като Multi-Core Enhancement, обявеният TDP рейтинг пада доста под действителното потребление на мощност на чипа по време на редовна употреба. TDP е доста кротка оценка на топлинната мощност на процесорите, когато става въпрос за Intel.

Рейтингът на TDP на Intel може да се равнява само на потребление на енергия, ако се прилага ограничение на мощността PL1 - Изображение: ExtremeTech

Това също може да представлява предизвикателство за крайния потребител по отношение на избора на компоненти. Подозиращият купувач може да е склонен да купи по-малък PSU или по-слаб CPU охладител, ако съображението се основава само на TDP. Въпреки че е възможно да стартирате процесора с охладител, който е с точен TDP (95W охладител за 95W CPU), CPU определено ще премине покрай номиналния си TDP веднага щом бъдат активирани каквито и да е механизми за ускоряване на турбото. Това може да създаде проблеми по отношение на охлаждането. Следователно подходът на Intel към TDP рейтингите на процесорите му е малко по-мътен от този на AMD и следователно оставя повече място за интерпретация.

Как AMD изчислява TDP

AMD в никакъв случай не е перфектен, когато става въпрос за процеса на присвояване на TDP рейтинги на своите процесори. Голямото предимство на подхода на AMD обаче е, че AMD измерва топлинната мощност на процесора при неговия максимален ускорител, за разлика от подхода на Intel, където той се измерва в основния часовник. Това може да бъде малко по-точна индикация за количеството топлина, което процесорът може да изведе при редовни случаи на употреба.

AMD рекламира „потреблението на енергия“ на своите чипове като TDP номера в тяхната презентация - Изображение: AMD

Съобщава се, че вътрешната дефиниция на TDP на AMD е: „Мощността на термичната конструкция (TDP) е строго измерването на топлинната мощност на ASIC, което определя охлаждащото решение, необходимо за постигане на номинална производителност.“ Това твърдение е доста просто по същество. AMD очертава основните изисквания за TDP рейтинг за ASIC (специфична за приложение интегрална схема или процесори Ryzen в този контекст). Това ръководство от AMD предлага малко повече информация на производителите на охладители, за да могат те да създадат адекватно охлаждащо решение за въпросните процесори.

Има обаче една объркваща част в изявлението на AMD. AMD се позовава на „номиналната производителност“ на процесора в дефиницията си за TDP. Това по същество означава, че TDP рейтингът е валиден само за процесори, работещи между техните базови и усилващи честоти. Това изключва потенциалната функция за автоматичен овърклок на Precision Boost 2.0, която използва запаси от топлинна и енергийна мощност, за да постигне максимално ускоряващи тактове, които процесорът може да удари, без да нарушава ограниченията на мощността и топлината.

Подходът на AMD включва също формула за TDP, която потенциално може да помогне на производителите на охладители да проектират адекватно своите охлаждащи решения.

Формула на TDP

Формулата, дадена от AMD за TDP, е както следва:

TDP (вата) = (tCase ° C - tAmbient ° C) / (HSF θca)

GamersNexus разби тази формула в своите отчети, нека видим какво означава:

• tCase ° C се дефинира, както следва: „Максимална температура за кръстовището матрица / разпръсквач за постигане на номинална производителност“. Съобщава се, че вътрешната дефиниция на AMD е следната: „Максимална температура на корпуса. Максималната температура, измерена на мястото на опаковката, посочена от съответното ръководство за термопроектиране. ' Tcase max се използва за проектиране на топлинни разтвори и при термични симулации.
• tCase означава „корпус“, както в интегрирания топлоразпределител или IHS, а не шасито на компютъра. По-специално, това се отнася до температурата в точката, в която силициевата матрица отговаря на IHS. Имайте предвид, че това не е „колко горещо става CPU“, а „колко горещо може да стане CPU, преди Precision Boost 2 да започне да се връща назад“. По-ниската tCase би породила по-ниска TDP във формулата.
• Следващото число във формулата е tAmbient, което е изваждането от минута tCase преди резултатът да бъде разделен на термично съпротивление. AMD определя tAmbient ° C като „максималната температура на входа на вентилатора HSF за постигане на номинална производителност“.
• HSF се отнася до радиатора и вентилатора, така че охладителят на процесора е монтиран в горната част на процесора. Това е температурата на въздуха около радиатора, независимо дали е на отворена пейка или в корпус за компютър. По-нисък tAmbient означава по-висок TDP, но tAmbient се определя от AMD в неговата TDP формула и не се дефинира от вашия собствен tAmbient. AMD определя HSF θca (° C / W) като: Минималната температура ° C на ват на радиатора за постигане на номинална производителност.

Спецификациите на AMD за формулата са дадени в тази таблица от AMD - Изображение: GamersNexus

Съдържа ли формулата вещество?

Наличието на конкретна формула за този случай може да изглежда перфектното решение на заблудите около TDP, но всъщност е далеч от него. Първо, трябва да се отбележи, че нито една от стойностите във формулата не е фиксирана. Всички стойности са променливи, които се променят с въпросния процесор. Това означава, че числата могат да се манипулират по желание, за да се получи желаната стойност на TDP, а стойността на TDP може да се манипулира само за да се получат произволно дефинираните числа от дясната страна. Ето защо беше заявено, че стойностите на TDP са „избрани“ повече от „изчислени“ от Intel и AMD.

Но нека разгледаме формулата, за да видим какво всъщност означава тя. Със сигурност зад математическото уравнение би имало нещо съществено? Е, оказва се, че всъщност има някаква употреба на тази формула в процеса на производство на охладител за процесора. Формулата по същество обхваща факторите, които биха били необходими за постигане на избраната цел на TDP от производителя на процесора. Променливите във формулата обаче нямат никакво значение за крайния потребител.

Досега може да изглежда, че номерата на TDP са само някакъв промоционален бръмбар, който компаниите пускат в кутиите на процесора си, за да заблудят потребителя. Това обаче не е съвсем така. Всъщност фактът е, че AMD и Intel никога не са твърдели, че TDP е предназначен да показва мощността на процесора. Те конкретно изброяват TDP като индикатор за изходна топлинна мощност и като ориентир за охладителя, необходим за разсейване на топлината от процесора. Заблудите около TDP произтичат от много фактори, най-вече от използването на „ватове“ за представяне на топлинна мощност, което може лесно да бъде разбрано погрешно.

Как TDP номерата са полезни

Може да сте склонни да мислите, че номерата на TDP, издавани от AMD и Intel, нямат значение за крайния потребител. Това твърдение може да е вярно до известна степен, но не означава, че номерата на TDP са напълно безполезни. Има две големи предимства на този подход:

Различни процесори при един и същ TDP

Първото голямо предимство при изготвянето на TDP рейтинг за процесорите е, че AMD и Intel могат да работят върху останалите променливи във формулата на TDP, за да постигнат желаната цел на TDP. По-рано беше обяснено, че променливите във формулата могат да бъдат манипулирани по желание, за да се постигне желаният резултат. На практика това може да не е толкова лошо нещо. В действителност това означава, че производителят може да избере разумен TDP за своя компонент и след това да прецизира вътрешните елементи на компонента, за да постигне желания резултат. Това е малко опростено обяснение защо тази формула е толкова отворена за манипулация.

Променливите в тази формула варират от CPU до CPU, докато можем да видим множество CPU както от AMD, така и от Intel, които споделят един и същ TDP. Например Ryzen 7 3800X, Ryzen 9 3900X и Ryzen 9 3950X споделят един и същ TDP от 105 вата. На всички е ясно веднага, че Ryzen 9 3950X консумира най-много енергия от всички процесори, които споделят този TDP. Това е така, защото AMD е постигнала тази целева TDP чрез манипулиране и фина настройка на останалите стойности във формулата, за да получи най-добрия термичен трансфер и топлинна ефективност при по-висока мощност.

Разработване на охлаждащи решения

Второто основно предимство на рейтингите на TDP всъщност е основната причина номерата на TDP да бъдат избрани на първо място. Тъй като TDP е числото, избрано от Intel и AMD, за да се отнесе към количеството топлина, което охладителят трябва да може да разсейва, за да може процесорът да работи по предназначение, тази стойност всъщност помага на производителите на охладители да разработят адекватни решения за охлаждане на процесорите. Това гарантира, че процесорите, които се пускат от производителите, разполагат с подходящи охладители на пазара както от първи, така и от трети производители.

Охладителят за кула BeQuiet PureRock Slim има рекламиран TDP от 120W - Изображение: BeQuiet

Когато се обяви нов процесор, AMD / Intel изпраща подробен документ до дизайнерите на охладителите, наречен „Ръководство за термодизайн“. Това ръководство съдържа цялата необходима информация за въпросния чип, включително метода, използван за „изчисляване“ на TDP за този процесор. Всички корекции, направени във формулата, също са отбелязани в ръководството, за да може производителят на охладителя да се приспособи и за манипулациите. След това производителите са свободни да разработят свои собствени охлаждащи решения, които след това да бъдат подложени на стриктно тестване с въпросните процесори. Това тестване гарантира, че охладителят е в състояние да гарантира, че чипът работи на номинално ниво на производителност, без да нарушава TJmax.

Производители на охладители за TDP

Производителите на тези охлаждащи решения също са поляризирани по темата за TDP. Очевидно е, че никой от тях всъщност не се доверява на номерата, издавани от AMD и Intel за техните процесори. Поради нивото на настройка и манипулация по формулата TDP, както и вариацията в потреблението на мощност и термичните условия, благодарение на техниките за усилване, производителите на охладители обръщат малко внимание на действителния брой. Производителите са склонни да валидират работата на охладителите чрез собствено тестване на въпросните процесори.

Може би сте забелязали, че охладителите имат обявен и TDP рейтинг. Това е поредният номер на TDP, който не съдържа много съдържание, когато става въпрос за реални операции. Ако даден охладител е с мощност от 95 W TDP, това не означава непременно, че ще може да охлажда процесор, който също е с мощност от 95 W. Тук се играят твърде много променливи, за да се направи такова окончателно изявление. Производителите на охладители всъщност тестват и създават свои собствени TDP рейтинги за своите охладители, които могат или не могат да отговарят на рейтингите, които AMD и Intel са изложили.

Термичните тестове и правилните прегледи трябва да са единствената ви отправна точка при закупуването на охладител за вашия процесор. Рейтингът на TDP както на процесора, така и на охладителя може само да е добър за объркване на потенциалния купувач.

Ако не TDP, тогава какво?

Ако сте загрижени за консумацията на енергия на който и да е процесор, който може да обмисляте да закупите, има начин да разберете точно това. Вместо да зависи от измислените TDP номера, които предлагат малко или никакви реални показатели за потребление на енергия, винаги трябва да се разглеждат задълбочени прегледи и топлинни характеристики на даден процесор, преди да се закупи. TDP не разказва цялата картина. Може да бъде доста подвеждащо за клиенти, които просто виждат „ватове“, отпечатани до число и предполагат, че това е максималният рейтинг на потребление на енергия.

Пълните подробни прегледи на процесорите и другите компоненти обикновено включват числата за потребление на енергия, които се измерват както от ATX 12-пинов CPU конектор, така и от стената. Това дава много точна представа за потреблението на мощност на процесора при различни сценарии. За разлика от номерата на TDP, числата за потребление на енергия, които се изчисляват по този начин, са доста представителни за действителните числа, които може да очаквате да видите при нормална работа. Тези стойности също така вземат под внимание алгоритмите за ускоряване и всички внедрени OC подобрения, които могат да бъдат активирани на определени процесори. Преценяването на мощността на процесора по този начин е много по-точно и представително за реалните резултати от реалния свят, отколкото просто оценка на потреблението на мощност от рейтингите TDP.

Реалните номера на рецензиите ясно показват, че действителното потребление на енергия е значително над рекламираните TDP - Изображение: TomsHardware

Заключителни думи

В заключение е доста очевидно, че номерата на TDP не са представителни за потреблението на мощност на процесора в реални сценарии. TDP е рейтинг, който е по-гъвкав, отколкото повечето хора си дават сметка. Предимно това е номер, който е избран от AMD и Intel, за да даде на производителите на охладители определена цел, около която те трябва да проектират своите решения за охлаждане. В този рейтинг има много място за тълкуване и по този начин се стига до голямо количество погрешни схващания. TDP в никакъв случай не е точно представяне на максималното потребление на мощност на процесора, както биха предположили повечето неподозиращи купувачи.

Оценката се използва в някои случаи, но това е по-загрижено за охлаждането на процесора, а не за източването на енергия. Производителите на охладители също не са съгласни с използването на TDP номера и формули както от Intel, така и от AMD. Те разработват своя собствена методология и тестване, за да проверят дали охлаждащият разтвор, който са произвели, е подходящ за определен процесор. Също така може да бъде неточно директно да се сравняват TDP номерата на един процесор с друг, просто защото и двамата използват „ватове“ в своята рейтингова система. Крайният потребител винаги трябва да взема под внимание отзивите, преди да вземе решение за покупка.