Hvordan processor TDP-klassificeringer kan vildlede

Hvis du nogensinde har været på markedet for en CPU, er der en solid chance for, at du måske er stødt på en lille vurdering kendt som TDP. Dette er en vurdering, der ofte kastes rundt i argumenter eller anbefalinger, og den er faktisk meget misforstået. TDP står for "Thermal Design Power", og det er en specifikation, der findes på stort set enhver processor i dag. Det måles i "Watt" og er beregnet til at fortælle brugeren om den maksimale mængde varme, som processoren forventes at afgive i et realistisk men tung belastningsscenarie. De to store CPU-producenter, AMD og Intel, bruger dette nummer i vid udstrækning i hele deres marketingmateriale.

Forståelse af TDP

Så hvorfor er denne TDP-rating så svært at forstå? Nå, en stor del af det har at gøre med det faktum, at TDP ikke er en tæt reguleret rating. Denne vurdering bruges af Intel og AMD til at henvise til den mængde varme CPU-køleopløsningen skal spredes fra CPU'en for at holde den under TJmax. Dette skaber meget gråt område i definitionen af TDP på grund af variationerne introduceret gennem CPU Boost Algorithms og de mange forskellige køleløsninger.

TDP er også forvirrende på grund af det faktum, at det annonceres i Watts. Når man ser denne vurdering i watt, kan man let antage, at dette refererer til den mængde strøm, som processoren er beregnet til at trække, hvilket er et vildledende koncept. TDP refererer faktisk til "Thermal Power Output" snarere end "Electric Power Draw", som skaber en ny misforståelse blandt den almindelige køber.

Heat vs Power

I modsætning til almindelig opfattelse henviser TDP-klassificeringen faktisk ikke til den maksimale mængde strøm, som processoren kan trække under belastning. Det er slet ikke engang et mål for elektrisk kraft. TDP er et tal, der “vælges” af AMD og Intel snarere end beregnet, og dets ultimative mål er en blanding af nyttig information og markedsføring.

TDP er et nummer, der er valgt for at gøre det muligt for kølerproducenter at udtænke en køleopløsning, der kan være i stand til at holde processoren inden for sine normale driftstemperaturer i alle normale brugssituationsscenarier. Derfor er det mere rettet mod afkøling af processoren snarere end den kraft, som processoren kan trække under visse forhold.

Der er imidlertid en forbindelse mellem den termiske effekt, der kan ses her, og den faktiske effekt, som processoren kan trække. Selvom TDP-nummeret i sig selv muligvis ikke er den direkte indikator for strømforbrug, kan det indirekte være nyttigt at sammenligne strømforbrug for to processorer ved hjælp af den samme fremstillingsproces og baseret på den samme arkitektur. Da processoren med den højere TDP-klassificering ville producere mere varme under belastning, er chancerne for, at den også trækker mere strøm fra strømforsyningen. Således kan vi sige, at tallene er sammenkædede, men det at sige, at en processor med en TDP-klassificering på 95 watt vil forbruge 95 watt strøm under belastning er bare unøjagtig.

En Watt er en Watt

På trods af de tilsyneladende forskelle mellem den termiske effekt og den elektriske effekt, er en watt stadig en watt. Wikipedia definerer watt som "en afledt enhed på en joule pr. Sekund og bruges til at kvantificere hastigheden af energioverførsel". Denne definition er især nyttig til at forklare brugen af enheden "watt" i TDP-klassificeringer.

Den effekt, der trækkes af komponenten, måles i watt, mens processorens varmeeffekt også måles i watt. Det er vigtigt at huske, at dette ikke er forskellige enheder, der har samme navn. Brug af watt betyder, at den samme energi omdannes fra termisk til elektrisk form. Dette betyder, at den energi, der trækkes af processoren (den elektriske effekt) altid vil være noget højere end den energi, der frigives af processoren i form af varme (termisk effekt). Forskellen i energi mellem disse to størrelser bruges af processoren til at udføre sin funktion.

Sådan beregner Intel TDP

Misforståelserne vedrørende TDP-klassifikationerne er blevet endnu mere udbredte på grund af det faktum, at begge de store CPU-producenter bruger forskellige måder at vælge deres TDP på. Dette betyder, at deres antal, mens de begge måles i watt, ikke kan sammenlignes med hinanden. Den vigtige differentiering er, at Intel bruger processorenes basisur til at vælge sin TDP. Dette betyder, at "maksimal varmeydelse" -vurdering for deres processorer kun er gyldig, når CPU'en fungerer ved basisuret.

Dette præsenterer en lang række udfordringer i moderne scenarier. De moderne CPU'er fra Intel fungerer sjældent ved basisuret. På grund af omfattende boostingsmekanismer integreret i de moderne chips og endnu mere, overklokkingshovedplads, der er låst op af bundkortets funktioner som Multi-Core Enhancement, falder den annoncerede TDP-rating godt under chipens faktiske strømforbrug under regelmæssig brug. TDP er et ret tamt skøn over processorenes varmeydelse, når det kommer til Intel.

Dette kan også udgøre en udfordring for slutbrugeren med hensyn til valg af komponenter. En intetanende køber kan være tilbøjelig til at købe en mindre PSU eller en svagere CPU-køler, hvis vederlaget er baseret på TDP alene. Selvom det er muligt at køre CPU'en med en køler, der er klassificeret til sin nøjagtige TDP (95W køler til en 95W-klassificeret CPU), skyder CPU'en bestemt forbi sin nominelle TDP, så snart eventuelle turbo-boosting-mekanismer er aktiveret. Dette kan give problemer med hensyn til køling. Derfor er Intels tilgang til TDP-klassificeringerne for sine processorer lidt mere mudder end AMDs og giver derfor mere plads til fortolkning.

Sådan beregner AMD TDP

AMD er på ingen måde perfekt, når det kommer til processen med at tildele TDP-klassificeringer til sine CPU'er. Den store opadrettede ved AMDs tilgang er dog, at AMD måler processorens varmeydelse ved sit maksimale boostur i modsætning til Intels tilgang, hvor den måles ved basisuret. Dette kan være en noget mere nøjagtig indikation af den mængde varme, som CPU'en kan afgive i sager med almindelig brug.

Det er blevet rapporteret, at AMDs interne definition af TDP er: "Thermal Design Power (TDP) er strengt måling af en ASICs termiske output, som definerer den køleopløsning, der er nødvendig for at opnå nominel ydelse." Denne erklæring er ret ligetil i det væsentlige. AMD skitserer de grundlæggende krav til en TDP-rating til en ASIC (applikationsspecifik integreret kredsløb eller Ryzen-CPU'er i denne sammenhæng). Denne retningslinje fra AMD giver lidt mere information til producenterne af køligere, så de kan designe en passende køleløsning til de pågældende CPU'er.

Der er dog en forvirrende del i erklæringen fra AMD. AMD henviser til processorens "nominelle ydeevne" i sin definition af TDP. Dette betyder grundlæggende, at TDP-klassificeringen kun er gyldig for processorer, der opererer mellem deres base- og boost-frekvenser. Dette udelukker den potentielle auto-overclocking-funktion i Precision Boost 2.0, der bruger termisk og kraftigt hovedrum til at opnå de maksimale boost-ure, som processoren er i stand til at ramme, uden at bryde nogen effekt og termiske grænser.

AMDs tilgang inkluderer også en formel for TDP, der potentielt kan hjælpe køligere producenter med tilstrækkeligt at designe deres køleløsninger.

TDP-formel

Formlen fra AMD til TDP er som følger:

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

GamersNexus nedbrød denne formel i deres rapportering, lad os se, hvad det betyder:

tCase ° C er defineret som følger: “Maksimal temperatur for matrice / varmesprederkryds for at opnå nominel ydelse”. Det er blevet rapporteret, at AMDs interne definition er denne: “Maksimal sags temperatur. Den maksimale temperatur målt ved emballagens placering specificeret i den relevante vejledning til termisk design. ” Tcase max bruges til design af termisk opløsning og i termiske simuleringer.
tCase betyder "sag", som i integreret varmespreder eller IHS, ikke computerens chassis. Dette henviser især til temperaturen på det punkt, hvor siliciumformen opfylder IHS. Bemærk, at dette ikke er "hvor varmt bliver CPU'en", men "hvor varmt kan CPU'en blive, før Precision Boost 2 begynder at gashende tilbage." Lavere tCase ville få lavere TDP i formlen.
Det næste tal i formlen er tAmbient, som er subtraend trukket fra minuend tCase, før resultatet divideres med termisk modstand. AMD definerer tAmbient ° C som den "maksimale temperatur ved HSF-ventilatorindgangen for at opnå nominel ydelse."
HSF refererer til kølelegemet og blæseren, så CPU-køleren er monteret oven på processoren. Dette er temperaturen i luften omkring kølelegemet, hvad enten det er på en åben bænk eller i en pc-kasse. Lavere tAmbient betyder højere TDP, men tAmbient er defineret af AMD i sin TDP-formel og er ikke defineret af din egen tAmbient. AMD definerer HSF θca (° C / W) som: Minimum ° C pr. Watt-rating for kølelegemet for at opnå nominel ydelse.

Indeholder formlen stof?

At have en specifik formel til denne brugssag kan virke som den perfekte løsning på misforståelserne omkring TDP, men det er faktisk langt fra det. For det første skal det bemærkes, at ingen af værdierne i formlen er faste. Alle værdier er variabler, der ændres med den pågældende processor. Dette betyder, at tal kan manipuleres efter ønske for at få den ønskede TDP-værdi, og TDP-værdien kan manipuleres bare for at få de vilkårligt definerede tal på højre side. Derfor blev det anført, at TDP-værdierne “vælges” mere end “beregnes” af Intel og AMD.

Men lad os se på formlen for at se, hvad den egentlig betyder. Der ville helt sikkert være noget væsentligt bag en matematisk ligning? Nå viser det sig, at der faktisk er en vis brug af denne formel i processen med at fremstille en køler til CPU'en. Formlen dækker i det væsentlige de faktorer, der ville være nødvendige for at nå det valgte TDP-mål af CPU-producenten. Variablerne i formlen har dog ingen betydning for slutbrugeren.

Indtil nu kan det virke som om TDP-numre kun er noget salgsfremmende jabber, som virksomhederne lægger på deres CPU-kasser bare for at vildlede forbrugeren. Dette er dog ikke helt tilfældet. Faktum er, AMD og Intel hævdede aldrig, at TDP er beregnet til at indikere CPU'ens strømforbrug. De angiver specifikt TDP som en indikator for termisk effekt og som en guide til den køler, der kræves for at sprede varmen fra CPU'en. Misforståelserne omkring TDP stammer fra mange faktorer, især brugen af "watt" til at repræsentere termisk kraft, som let kan misforstås.

Hvordan TDP-numre er nyttige

Du er måske tilbøjelig til at tro, at de TDP-numre, der er udgivet af AMD og Intel, ikke har nogen betydning for slutbrugeren. Denne erklæring kan være sand til en vis grad, men det betyder ikke, at TDP-numrene er helt ubrugelige. Der er to store fordele ved denne tilgang:

Forskellige processorer på samme TDP

Den første store fordel ved at udvikle en TDP-rating for processorer er, at AMD og Intel kan arbejde på de andre variabler i TDP-formlen for at nå det ønskede TDP-mål. Det blev tidligere forklaret, at variablerne i formlen kunne manipuleres efter ønske for at opnå det ønskede resultat. Dette er måske ikke sådan en dårlig ting i praksis. I virkeligheden betyder det, at producenten kan vælge en rimelig TDP til deres komponent og derefter finjustere komponenterne på komponenten for at levere det ønskede resultat. Dette er en noget forenklet forklaring på, hvorfor denne formel er så åben for manipulation.

Variablerne i denne formel varierer fra CPU til CPU, mens vi kan se flere CPU'er fra både AMD og Intel, der deler den samme TDP. For eksempel deler Ryzen 7 3800X, Ryzen 9 3900X og Ryzen 9 3950X alle den samme TDP på 105 watt. Det er klart for alle straks, at Ryzen 9 3950X bruger mest strøm ud af alle CPU'erne, der deler denne TDP. Dette skyldes, at AMD har opnået det mål TDP ved at manipulere og finjustere de andre værdier i formlen for at få den bedste varmeoverførsel og termiske effektivitet ved et højere effektforbrug.

Devising Cooling Solutions

Den anden store fordel ved TDP-ratings er faktisk den vigtigste grund til, at TDP-numrene blev valgt i første omgang. Da TDP er det nummer, som Intel og AMD har valgt for at henvise til den mængde varme, som køleren skal være i stand til at sprede for at CPU'en skal fungere som beregnet, hjælper denne værdi faktisk de køligere producenter med at udvikle passende køleløsninger til CPU'erne. Dette sikrer, at de CPU'er, der produceres af producenterne, har tilstrækkelige kølere tilgængelige på markedet fra både førsteparts- og tredjepartsproducenter.

Når en ny CPU annonceres, sender AMD / Intel et detaljeret dokument til de køligere designere kaldet "Thermal Design Guide". Denne vejledning indeholder alle de nødvendige oplysninger om den pågældende chip, herunder metoden, der bruges til at "beregne" TDP for den pågældende processor. Enhver og alle justeringer, der er foretaget i formlen, er også bemærket i guiden, så køleproducenten også kan justere for manipulationerne. Producenterne kan derefter frit udvikle deres egne køleløsninger, som derefter underkastes streng test med de pågældende CPU'er. Denne test sikrer, at køleren er i stand til at sikre, at chippen kører på sit nominelle ydelsesniveau uden at bryde TJmax.

Køligere producenter på TDP

Producenterne af disse køleopløsninger er også polariserede med hensyn til TDP. Det er tydeligt, at ingen af dem rent faktisk stoler på de numre, der udgives af AMD og Intel til deres CPU'er. På grund af niveauet for justering og manipulation af TDP-formlen og variationen i effektforbrug og termik på grund af boostingsteknikker lægger de køligere producenter ikke meget hensyn til det faktiske antal. Producenterne har en tendens til at validere kølernes funktion gennem deres egen test på de pågældende CPU'er.

Du har måske bemærket, at kølere også har en TDP-klassificering. Dette er et andet TDP-nummer, der ikke indeholder meget stof, når det kommer til operationer i den virkelige verden. Hvis en køler er klassificeret til 95W TDP, betyder det ikke nødvendigvis, at den ville være i stand til at afkøle en processor, der også er klassificeret til 95W. Der er bare for mange variabler, der er i spil her, til at komme med en sådan endelig tæppeudsagn. Cooler-producenter tester faktisk og udtænker deres egne TDP-klassifikationer for deres kølere, som måske eller måske ikke overholder de ratings, som AMD og Intel har udgivet.

Termisk test og ordentlige anmeldelser skal være dit eneste referencepunkt, når du køber en køler til din CPU. TDP-klassificeringer af både CPU og køler er måske kun godt til at forvirre den potentielle køber.

Hvis ikke TDP, hvad så?

Hvis du er bekymret for strømforbruget til enhver CPU, som du måske overvejer at købe, er der en måde at finde ud af præcis det. I stedet for at afhænge af sammensatte TDP-numre, der tilbyder lidt-til-ingen virkelige indikatorer for strømforbrug, bør man altid se på dybtgående anmeldelser og termisk ydeevne for en bestemt CPU, før man køber. TDP fortæller ikke hele billedet. Det kan være vildledende for kunder, der bare ser "watt" udskrevet ved siden af et tal og antager, at det er den maksimale effektforbrug.

Fuldt dybtgående gennemgang af CPU'er og andre komponenter inkluderer generelt strømforbrugsnumrene, der måles både fra ATX 12-benet CPU-stik og også fra væggen. Dette giver en meget nøjagtig ide om CPU'ens strømforbrug under forskellige scenarier. I modsætning til TDP-numrene er power draw-numrene, der beregnes på denne måde, ret repræsentative for de faktiske tal, som du måske forventer at se i normal drift. Disse værdier tager også højde for boost-algoritmerne og eventuelle out-of-the-box OC-forbedringer, der muligvis aktiveres på visse CPU'er. At dømme en CPUs strømforbrug på denne måde er langt mere nøjagtigt og repræsentativt for de faktiske virkelige resultater end blot at estimere effektforbruget ud fra TDP-klassificeringerne.

Afsluttende ord

Afslutningsvis er det ret indlysende, at TDP-numrene ikke er repræsentative for en CPU's strømforbrug i virkelige scenarier. TDP er en rating, der er mere fleksibel end de fleste mennesker er klar over. For det meste er det et nummer, der vælges af AMD og Intel for at give køligere producenter et bestemt mål, omkring hvilket de skal designe deres køleløsninger. Der er meget plads til fortolkning i denne vurdering, og dermed fører det til en stor mængde misforståelse. TDP er på ingen måde en nøjagtig repræsentation af den maksimale effektforbrug for en CPU, som de fleste intetanende købere måtte antage.

Ratingen har sine anvendelser i nogle tilfælde, men det er mere bekymret for afkøling af CPU i modsætning til strømforbrug. Køligere producenter er heller ikke enige i brugen af TDP-numre og formler af både Intel og AMD. De udarbejder deres egen metode og test for at kontrollere, om den køleopløsning, de producerede, er passende til en bestemt CPU. Det kan også være unøjagtigt at sammenligne TDP-numrene på en CPU direkte til en anden direkte, simpelthen fordi de begge bruger "watt" i deres klassificeringssystem. Slutbrugeren skal altid tage anmeldelserne i betragtning, inden de foretager en købsbeslutning.