對于TDP功耗，我們之前已經介紹了超級能源類別中的TDP，TBP和GCP功耗（5 5)：揭開功耗面紗，TDP / TBP / SDP / ACP？然而，截至2018年的今天，仍然有許對TDP功耗存在誤解，他們不僅將TDP功耗視為處理器的標稱功耗，而且還是一個關鍵問題-處理器的實際功耗。它是比TDP更低或更高的功耗嗎？真的沒有多少人可以回答這個問題。

對于TDP功耗，許多經常閱讀文章的讀者都知道TDP功耗不等于處理器功耗。對于一些不了解TDP含義的讀者，我們熱心的讀者已經開始向他們學習TDP的科學意義，例如以下同學：

學生Badaozhai說，TDP不是最大功耗，它是散熱設計功耗。 250W TDP處理器的峰值功耗必須遠遠超過TDP功耗。他評論的文章是32超頻后核心Threadripper 2990WX處理器的峰值功耗超過1000W，遠高于TDP功耗。

在當今的超級能源課程中，我們將更多地討論TDP功耗和處理器功耗。閱讀本文之后，每個人都將不再對TDP功耗有任何誤解。

處理器的TDP功耗是多少？它是怎么來的？

讓我們首先談第一個問題，什么是TDP功耗-TDP是Thermal Design Power熱設計功耗，還有另一種說法是Thermal Design Point，后者幾乎沒有存在感，因此大多數TDP仍然與功耗有關，但是此功耗指標主要用于散熱器。以Core i7-8700K處理器為例。其TDP為95W，這意味著散熱器需要提供不小于95W的散熱能力。

作為熱設計功耗，TDP具有明確的測試條件。以Intel為例，TDP是基本配置下的最高Tcase溫度（Tcase溫度是處理器IHS允許的最高溫度，低于內核溫度Some），是在VDD電壓，特定的TDP測試條件下測得的。第八代Core處理器如下：

以Core i7-8700K處理器為例。它的TDP測試條件是3. 6至3. 7GHz頻率和核心顯示1. 15至1. 2GHz，但是這里的TDP功耗不是Tcase溫度，該指標對TDP的影響很大， Tcase的溫度不是固定的。繼續閱讀英特爾的官方文檔。 LPM低功耗模式TTV TDP（熱測試車TDP）中的第八代Core處理器的功耗如下：

此處TTV Tcase的最高溫度為65°C，這意味著在低功耗模式下的Core i7-8700K可在基本頻率低于65°C的情況下達到95W TDP。

還有一點需要注意。 TDP功耗測試不僅要運行基本頻率，而且還不涉及處理器的AVX浮點測試，而浮點單元現在占CPU功耗的大部分，運行不同應用程序的功耗巨大差距是由這個因素引起的。

從綜合的角度來看，我們對TDP的看法如下：

·TDP是散熱設計功耗，不等于處理器功耗，而是處理器的散熱功耗。英特爾強調，這不是處理器的最大功耗。

·計算TDP功耗，不同的處理器具有不同的算法，并且在基本配置下運行的主要是非AVX應用程序。

·Tcase溫度對TDP的影響很大，因為TDP本質上與散熱有關。

·TDP測試的持續時間很短，與通常的壓力測試不同。

·TDP功耗水平無法判斷處理器的好壞。有時，更好的TDP意味著更高的性能。

TDP功耗可以代表處理器功耗嗎？真正的功耗是低于還是高于它？

盡管我們反復強調TDP功耗并不代表處理器的實際功耗，但仍有許使用它來指代處理器的功耗。實際上，這種說法不可能是完全錯誤的。出現此問題的根本原因是沒有公認的指標可以衡量處理器的功耗，而TDP功耗在某種程度上代表了處理器的功耗極限，因為TDP幾乎是處理器中的功耗。最糟糕的情況。日常使用中，處理器的負載不一定高于TDP測試中的負載，因此在大多數情況下，處理器的實際功耗低于TDP功耗。

上海交通大學的一篇論文指出TDP功耗非常全面

當然，這種情況的前提是用戶不會涉及TDP測試未考慮的情況，并且現代高性能處理器非常復雜，支持不同的浮點指令集，并且處理器是不是一個簡單的CPU。它具有GPU內核，并且在Turbo Boost之后具有不同的加速頻率。例如，Core i7-8700K的加速頻率可以達到4. 7GHz，Core i7-8086K的加速頻率可以達到5GHz，TDP測試中使用基本頻率。但是兩者之間至少相差1 GHz，這對處理器的熱量和實際功耗有更大的影響。

英特爾酷睿i7-2600K具有4個內核和8個線程，頻率3. 4至3. 8GHz，TDP功耗也為95W，而酷睿i7-8700K具有6個內核和12個線程，頻率3. 6在4. 7GHz時，TDP功耗仍然為95W，但眾所周知，這兩個處理器在功耗和熱量產生方面有很大的不同。從理論上講，95W散熱器不僅可以壓住Core i7-2600K，還可以壓住Core。 i7-8700K，但所有人都知道Core i7-8700K的實際發熱量要高得多。

所用處理器的功耗在哪里？

每個人都關注處理器的TDP功耗。實際上，他們仍然關注處理器的實際功耗。每個人都希望處理器的功耗越低越好。英特爾和AMD也是這樣認為的，因為功耗幾乎已成為局限性設備進一步開發的關鍵，特別是隨著半導體制造工藝逐漸接近尾聲，如何降低功耗是將要解決的關鍵問題之一。測試未來高性能計算的發展。

那么哪些單元在現代處理器中消耗功率？幾年前，英特爾在有關高性能計算的演講中提到了處理器功耗的分布。這應該分為兩個部分：

處理器功耗在核心級別上的分布

如果不涉及浮點運算，則處理器的Cache部分將消耗45％的功耗，而OOO亂序執行/預測單元將消耗21％的功耗，然后再次消耗是TLB單位。但是，如果計算涉及FP浮點單位，則情況會有所不同。 FP浮點單元的功耗可占75％，其余部分是緩存，OOO，TLB等。

芯片級功耗分布

如果您查看整個芯片的功率分布，則FP浮點單元仍然是最大的，占45％，而Uncore非核心部分的功耗已達到40％（整數單元）， OOO，TLB等預讀單元更加瑣碎。

在當前的處理器中，最重要的計算性能來源是FP浮點單元。英特爾多年來發布的AVX / AVX2 / AVX-512增強了浮點指令集，并且性能變得越來越強大。 ，但是如上圖所示，FP浮點單元已成為處理器功耗的最大部分，并且在TDP功耗測試中，英特爾明確表示該測試全部為非AVX負載，即浮點點單元的參與度不高，否則功耗將是真實的。完全不同。

至強可擴展系列的非AVX加速頻率

至強可擴展系列的AVX-512加速頻率

以支持AVX-512的Skylake-SP體系結構為例。 28核Xeon Platium 8180在非AVX下的基本頻率為2. 5GHz，單核加速頻率3. 8GHz，全核加速頻率3. 2GHz。 ，但是運行AVX-512指令集的基本頻率1. 7GHz，單核加速頻率降至3. 5GHz，多核直接降至2. 3GHz，這是在相同的205W TDP下的差異，涉及到AVX是否使用指令頻率的影響很大。

影響處理器功耗的因素：頻率，電壓

處理器也是CMOS電路。在這方面，有一個通用公式可以計算處理器的功耗。簡而言之，CMOS電路的功耗可以分為動態功耗和靜態功耗。靜態功率主要是由漏電流引起的。這部分功耗是無用的功耗，將成為廢熱。但是，現有技術無法防止泄漏電流，其功耗比例趨于越來越高。

關于動態功率，它也由不同技術文件中的不同功耗組成，其中包括由充電/放電引起的開關功耗，可以通過公式1/2 * CV2F來計算。該公式還具有不同的變體描述。工作電壓和頻率是決定轉換功耗的主要因素，這也是降低電路功耗的關鍵。

對于特定處理器，其實際功耗主要是動態功耗。在此示例中，我們以Core i7-8700K的功耗為例。在對i7-8700K的首次評估中進行了詳細的測試：

Core i7-8700K與其他處理器相比的功耗

在此測試中，他們比較了不同頻率和電壓下的處理器功耗。可以看出，在相同電壓下，頻率增加后功耗增加；在相同頻率下，電壓增加后功耗增加。顯著增加，4. 0GHz從1. 1V增加到1. 3V，功耗從180W增加到251W，畢竟，動態功耗與電壓的平方成正比。

摘要：

處理器的TDP功耗本質上是散熱器制造商的參考，但它的名稱確實為“功耗”。這也是真正的功耗，它是處理器在某些有限條件下的功能。因此，使用它來測量處理器的功耗具有一定的參考意義。

如果您不超頻或不運行FP高負載，則在大多數情況下，處理器的實際功耗將不會高于TDP功耗，但是TDP功耗無法與處理器的真實功耗相關聯在復雜的情況下。該測試涉及處理器的工藝技術，頻率，電壓甚至運行情況。實際功耗遠遠超過TDP功耗并不罕見。

對于普通消費者而言，使用TDP功耗比較處理器功耗也是不得已的方法，因為現在該行業缺乏衡量處理器功耗的通用指標。近年來，圖形卡已開始使用TBP典型主板。功耗和GCP顯卡功耗是兩個指標，但是AMD和Intel在CPU上沒有共識，這個問題暫時沒有解決。

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