什么是 TDP、PL2、Tau 值 ? 教你看懂 Intel CPU 的真实功耗

Intel 每出一代 CPU 除了大家非常留意的核心数目、时脉、Cache 缓存之外,亦都会标出 TDP 的数值,在组装 Desktop 平台时大部份用家都会照方抓药,用简单的 CPU TDP 多少、GPU TDP 多少等等加起来得到需要购买多大功率的电源,而买笔记本CPU 功耗则关乎到性能和发热,然而,这个数据其实并不能反映所有问题,绝不代表 CPU 真实的功耗,这实际上大家都对TDP有所误解。

TDP 的英文全称是“Thermal Design Power”,也就是热设计功耗,简称热功耗,装机的时候把 CPU、绘图卡等等配件的 TDP 值累加起来,再留一点余量,然后按照这个功率值来购买电源,这种方法称之为 TDP 估算法。

TDP

然而,TDP 估算法在近年已经开始不合时宜了,现在的CPU 多带有时钟自动调节的功能,这意味着其功耗是在一定范围内浮动的。 例如在 Turbo Boost 的情况下,硬件的功率要远远高于 TDP。 而TDP是一个基于CPU运行在默认时钟下并且不运行AVX指令时的平均值功耗,CPU进入Turbo Boost状态之后,随时突破TDP值。

以Intel Corei9-12900K为例,官方标示TDP功耗为125W,但在开启Turbo Boost突破5.1GHz后,主机整体耗电量则会暴增至241W,如果根据各自TDP加起来选择电源往往就会产生入不敷出的问题,轻则CPU或者GPU的性能受限,重则会忽然掉电,所以TDP真的参考看看就好。

Intel 的 CPU 就是一个典型例子,Intel 为 SoC 定义了 4 级的极限功率档位,四个功耗限制等级分别为 PL1、PL2、PL3 及 PL4:

PL1:默频,可以长时间工作,此时的值就是 TDP ( 注意红圈 ) 。

PL2:可以以高于默认频率较长时间工作 ( 有时间限制并不是无限的 )。

PL3:偶尔可以超过的值,不过超过了会马上强制缩回(也就是功率处于跳动状态)。

PL4:无论如何都不能超过的值。

* PL3 和 PL4 是默认禁止的

TDP

PL1 即平均功率,Intel 建议不超过或者设置为 TDP 功率,CPU 可以一直在这个功率上运行; PL2 即超过了 PL1 之后的功率极限,是应对 Turbo Boost 状态下的功率,CPU 可以保持在这个状态,这个时间就是 Tau 值; PL3 是一个更高的功率极限,超过 PL2 的时候可以在 PL3 的状态保持峰值功率最长 10ms; PL4 就是一个不可逾越的功率极限。 PL3 及 PL4 默认情况下是禁用的。

以传统的TDP估算法来买电源就是参照PL1,而目前大多数CPU都能进行Turbo Boost,所以PL2的功率参考价值更高。

TDP

可见,TDP 只能代表 PL1 级别的功率档位,而 CPU 在实际使用中的功率要远高于此。 如果你根据TDP来计算功耗,可能在高负荷下的散热、供电表现会远远偏离你的预期。 为什么电脑渲染的时候突然就黑屏重启? 为什么笔记本比想象中的更热更吵? 往往就是CPU实际功耗高出了你的预估,因此了解一下CPU的真实功耗,还是有意义的。

Intel近日修改对12代Core处理器官网的规格标示,多年来Intel都是采用TDP功耗作为散热器选择标准,但由于Turbo Boost技术出现后TDP功耗已无法真实代表CPU的真实功耗,因此Intel决定取消在官网中的TDP功耗标示,改用Base Power与Maximum Turbo Power呈现。

以往Intel官网中只会呈现TDP (Thermal Design Power) 数值,TDP主要提供给计算机系统厂商、散热器厂商及机箱厂商进行系统设计时使用,散热器必须保证在处理器TDP最大的时候,处理器的温度仍然控制在设计范围之内,但由于Turbo Boost技术的出现实际功耗一般会大于TDP,已无法真实代表CPU的真实功耗 。

12900K

以Intel Corei9-12900K处理器为例,以往的做法是单纯标示TDP功耗设计,但现在这个数据会用Base Power取代,代表着Base Clock时脉下的最高功耗值为125W,同时标示Maximum Turbo Power为241W,这是CPU的PL2功耗限制数值,该功耗数值为CPU持续最大功耗,持续时间可由主板厂商定义。

用家未来可使用 Maximus Turbo Power数值选择散热器,让CPU时脉可以更长时间运作于PL2,以达至最大性能表现。

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