2022-02-10
什麼是 TDP、PL2、Tau 值 ?
教你看懂 Intel CPU 的真實功耗
文: Cherry Kwok / 新聞中心

Intel 每出一代 CPU 除了大家非常留意的核心數目、時脈、Cache 緩存之外,亦都會標出 TDP 的數值,在組裝 Desktop 平台時大部份用家都會照方抓藥,用簡單的 CPU TDP 多少、GPU TDP 多少等等加起來得到需要購買多大功率的電源,而買筆記本CPU 功耗則關乎到性能和發熱,然而,這個數據其實並不能反映所有問題,絕不代表 CPU 真實的功耗,這實際上大家都對 TDP 有所誤解。

 

TDP 的英文全稱是“Thermal Design Power”,也就是熱設計功耗,簡稱熱功耗,裝機的時候把 CPU、繪圖卡等等配件的 TDP 值累加起來,再留一點餘量,然後按照這個功率值來購買電源,這種方法稱之為 TDP 估算法。

 

TDP

 

然而,TDP 估算法在近年已經開始不合時宜了,現在的 CPU 多帶有時脈自動調節的功能,這意味著其功耗是在一定範圍內浮動的。例如在 Turbo Boost 的情況下,硬件的功率要遠遠高於 TDP。而 TDP 是一個基於 CPU 運行在默認時脈下並且不運行 AVX 指令時的平均值功耗,CPU 進入 Turbo Boost 狀態之後,隨時突破 TDP 值。

 

以 Intel Core i9-12900K 為例,官方標示 TDP 功耗為 125W,但在開啟 Turbo Boost 突破 5.1GHz 後,主機整體耗電量則會暴增至 241W,如果根據各自 TDP 加起來選擇電源往往就會產生入不敷出的問題,輕則 CPU 或者 GPU 的性能受限,重則會忽然掉電,所以 TDP 真的參考看看就好。

 

 

Intel 的 CPU 就是一個典型例子,Intel 為 SoC 定義了 4 級的極限功率檔位,四個功耗限制等級分別為 PL1、PL2、PL3 及 PL4:

PL1:默頻,可以長時間工作,此時的值就是 TDP ( 注意紅圈 ) 。

PL2:可以以高於默認頻率較長時間工作 ( 有時間限制並不是無限的 )。

PL3:偶爾可以超過的值,不過超過了會馬上強制縮回(也就是功率處於跳動狀態)。

PL4:無論如何都不能超過的值。

* PL3 和 PL4 是默認禁止的

 

TDP

 

PL1 即平均功率,Intel 建議不超過或者設置為 TDP 功率,CPU 可以一直在這個功率上運行;PL2 即超過了 PL1 之後的功率極限,是應對 Turbo Boost 狀態下的功率,CPU 可以保持在這個狀態,這個時間就是 Tau 值;PL3 是一個更高的功率極限,超過 PL2 的時候可以在 PL3 的狀態保持峰值功率最長 10ms;PL4 就是一個不可逾越的功率極限。PL3 及 PL4 默認情況下是禁用的。

 

以傳統的 TDP 估算法來買電源就是參照 PL1,而目前大多數 CPU 都能進行 Turbo Boost ,所以 PL2 的功率參考價值更高。

 

 

TDP

 

 

可見,TDP 只能代表 PL1 級別的功率檔位,而 CPU 在實際使用中的功率要遠高於此。如果你根據 TDP 來計算功耗,可能在高負荷下的散熱、供電錶現會遠遠偏離你的預期。為什麼電腦渲染的時候突然就黑屏重啟?為什麼筆記本比想像中的更熱更吵?往往就是 CPU 實際功耗高出了你的預估,因此了解一下 CPU 的真實功耗,還是有意義的。

 

Intel 近日修改對 12 代 Core 處理器官網的規格標示,多年來 Intel 都是採用 TDP 功耗作為散熱器選擇標準,但由於 Turbo Boost 技術出現後 TDP 功耗已無法真實代表 CPU 的真實功耗,因此 Intel 決定取消在官網中的 TDP 功耗標示,改用 Base Power 與 Maximum Turbo Power 呈現。

 

以往 Intel 官網中只會呈現 TDP (Thermal Design Power) 數值,TDP 主要提供給計算機系統廠商、散熱器廠商及機箱廠商進行系統設計時使用,散熱器必須保證在處理器 TDP 最大的時候,處理器的溫度仍然控制在設計範圍之內,但由於 Turbo Boost 技術的出現實際功耗一般會大於 TDP,已無法真實代表 CPU 的真實功耗 。

 

 

12900K

 

 

以 Intel Core i9-12900K 處理器為例,以往的做法是單純標示 TDP 功耗設計,但現在這個數據會用 Base Power 取代,代表著 Base Clock 時脈下的最高功耗值為 125W,同時標示Maximum Turbo Power 為 241W ,這是 CPU 的 PL2 功耗限制數值,該功耗數值為 CPU 持續最大功耗,持續時間可由主機板廠商定義。

 

 

用家未來可使用 Maximus Turbo Power 數值選擇散熱器,讓 CPU 時脈可以更長時間運作於 PL2,以達至最大性能表現。

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